| 研究課題/領域番号 |
20K03984
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
清水 肇 東北大学, 電子光理学研究センター, 名誉教授 (20178982)
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| 研究分担者 |
宮部 学 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (10613672)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | カイラル相転移前駆現象 / 電磁カロリメータBGOegg / 電磁カロリメータPWO-F / BGOegg電磁カロリメータ / UA1アノマリ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
原子核内部の標準密度は約10の14乗g/cm3であり、宇宙開闢後1000分の1秒後の宇宙の密度に匹敵する。そこでは、自発的に破れたカイラル対称性が部分的に回復することによって、構成子クォーク質量が減少し、原子核中を伝播するハドロンのスペクトル函数が変化する等のカイラル相転移前駆現象が現れると考えられる。本研究は、原子核内部にη'(958)メソンを生成し、原子核内部で電磁崩壊する事象（η'->γγ）を測定することによって、カイラル相転移前駆現象を捉え、質量の起源を探究する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、GeV領域の光子ビームを原子核標的に照射し、原子核内部にη'メソンを生成して、その性質変化を調べるという研究実施計画に基づいて進められている。これによって、カイラル相転移前駆現象の探索を行い、通常物質の質量の起源を探ることを目的としている。
計画実行に当たり、まず第一に、新たに導入する銅標的による放射線量増加に対する対策が必要となった。このためのビームダンプ強化に向けた実験棟の改造を検討し、安全管理上の許可申請・認可を経て、工事の段取りが整った。
本研究では、1320本のBGO単結晶で構成された電磁カロリメータBGOeggを中心とした検出器群を駆使してη'メソンが二つのガンマ線（2γ）に崩壊する事象を捉える。この測定における最大のバックグラウンドは、GeV領域の光子ビームによる様々な反応によって生成される複数のπ0やηメソンの崩壊によって放出される多数のガンマ線の中から組み合わされた偽2γであり、このようなバックグラウンド事象の詳細な検討も本研究の重要な柱となっている。ハードウェアーによる、このようなバックグラウンド対策として、超前方に252本のPWO単結晶で構成された電磁カロリメータPWO-Fを設置した。これによって、BGOegg検出器から前方に逃れたガンマ線を検出することができ、偽2γ事象を減らすことができる。ソフトウェアーによるバックグラウンド対策としては、これまでに得られたデータを解析することで、偽2γ事象のより詳細な振る舞いを調べることができる。f0(980)メソンのπ0π0崩壊に関して最近発表した論文からも、偽2γ事象に関する重要な情報が得られている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナウィルス感染拡大の中、SPring-8における準備作業が滞った。
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| 今後の研究の推進方策 |
主なバックグラウンドとなる偽2γ事象を減らすために、当初予定していなかった超前方電磁カロリメータPWO-Fを加え、既存の電磁カロリメータBGOeggと連携したデータ収集系を構築する。これにより、当初の予定通り、GeV領域の光子ビームを銅標的に入射し、原子核内部にη'メソンを生成し、その性質変化を捉えることによって、カイラル相転移前駆現象を探索する。
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