| 研究課題/領域番号 |
20H05637
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分B
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
岩田 高広 山形大学, 理学部, 教授 (70211761)
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| 研究分担者 |
松田 達郎 宮崎大学, 工学部, 教授 (20253817)
宮地 義之 山形大学, 理学部, 教授 (50334511)
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| 研究期間 (年度) |
2020-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
201,760千円 (直接経費: 155,200千円、間接経費: 46,560千円)
2023年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円)
2022年度: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2021年度: 47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)
2020年度: 100,620千円 (直接経費: 77,400千円、間接経費: 23,220千円)
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| キーワード | 核子スピン / クォーク / 軌道角運動量 / 偏極標的 / QCD / 偏極ターゲット / CERN / 核子 / スピン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
物質を構成するのは電子と、原子核を構成する核子（陽子と中性子）である。電子はスピン1/2を持つ素粒子で、その性質はよく理解されている。ところが、やはりスピン1/2を持つ核子の構造は十分に解明されていない。核子は、スピン1/2を持つ素粒子であるクォーク３個が軌道角運動量０で結合した複合粒子で、そのスピンはクォークスピンの合成と考えられてきた（クォークモデル）。ところが、現実にはクォークスピンの役割が少ないことが分かってきている。本研究では「核子のスピンがなぜ現れるのか？」を解明するため、特にクォークの軌道運動が核子スピンに与える影響の有無を詳しく調べ、核子スピンの起源に迫る。
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| 研究実績の概要 |
物質はどのようにできているのか？ 物質を構成するのは電子と、原子核を構成する核子（陽子と中性子）である。電子はスピン1/2 を持つ素粒子で、その性質はよく理解されている。ところが、やはりスピン1/2 を持つ核子の構造は十分に解明されていない。核子は、スピン1/2 を持つクォーク３個が軌道角運動量：L=０で結合した複合粒子で、核子のスピンはクォークスピンの合成と考えられてきた（クォークモデル）。ところが、クォークスピンの役割が少ないことが分かってきている。結局、クォークスピン以外で核子のスピンに寄与しているものは何か？ は現在も不明で「核子スピンの起源の謎」と呼ばれる重大な問題になっていた。本研究では核子スピンの起源を実験的に探究する。クォークの軌道角運動量（OAM）寄与を示すため、重陽子偏極ターゲットを用いてスピン非対称度を測定する。Sivers 関数を決定し、OAM 寄与の存否を決定する。またTransversity 関数を抽出し、標準モデルを超える理論で予想される核子の電気双極子能率（EDM）の大きさに影響するTensor-Charge を決定し、EDM の上限への示唆を与える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2022年5月から11月の間、160GeVのミューオンをLi6D偏極標的に入射して、データ収集をおこなった。収集した主なデータは散乱ミューオンと生成ハドロンを同時計測する、准包含深部非弾性散乱（SI-DIS）でのスピン非対称度である。この間、偏極標的は非常に順調に運転され、データ収集中は重陽子偏極度40％以上を記録した。この運転には日本からのリモートによる監視と制御が大きな役割を果たした。特に、欧州が夜間で運転者が手薄な時期における日本グループの貢献は顕著だったと思われる。結果的に、スペクトロメーターを含めた全体の実験装置も大きな問題無く働き、重陽子標的でのSI-DIS反応としては過去最大のデータ量を収集することができた。このデータを用いて重陽子スピン、散乱ミューオン、そしてハドロンの方位角の相関を解析し、様々なスピン非対称度を出すべく、解析を行っている。主な非対称度としてシバース非対称度、コリンズ非対称度があるが、前者は核子内のクォークの空間回転に敏感であり、後者は核子のスピンとクォークスピンの相関を表す。両者ともに核子スピン構造研究のために重要な量であり、今後の解析の結果が期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は収集したスピン非対称度から核子内部でのクォークの状態を示すシバース分布やTransversity分布を抽出すべく、解析を継続する。おおよそ半分程度のデータ解析が終了した段階で結果を国際会議で発表し、さらに論文にまとめ出版する。さらに残りの解析を続け、すべてのデータを解析し、シバース分布、Transversity分布に関する最高精度の結果を発表するようにして、核子のスピン構造に関する知見を極めるようにする。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A-: 研究領域の設定目的に照らして、概ね期待どおりの進展が認められるが、一部に遅れが認められる
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