| 研究課題/領域番号 |
23K20852
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01097 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 (2023-2024)
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 (2021-2022) |
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研究代表者 |
市川 裕大 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50756244)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | ハドロン物理 / K中間子原子核 / TPC検出器 / ストレンジネス / TPC / 核物理 / J-PARC / ＴＰＣ / ストレンジネス 核物理 / Λ(1405) |
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| 研究開始時の研究の概要 |
K中間子原子核は、反クォークが原子核中に構成子クォークとして存在するエキゾチックな系であり、近年、最も単純なK-pp核が発見されるなどホットな研究対象である。代表者等は、これまでの研究で12C(K-, p)反応における質量スペクトルを測定し、反K中間子－原子核間の相互作用を決定すると共に、深い束縛領域において、既存の理論モデルやバックグラウンド反応では理解できないΛ(1405)核の信号とも解釈可能な過剰事象を発見した。本研究では、この示唆的な実験結果を決定づけるために、崩壊粒子を同時測定し、12C(K-, p)スペクトルを終状態で分解する排他的な測定と標的核を変えたコア核の系統的測定を行う。
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| 研究実績の概要 |
2023年度は、2021年度に取得したE42実験のデータ解析と様々な標的のデータを取得する新実験のための準備を進めた。
2021年度に取得したE42実験のデータ解析を進めた。昨年度までの段階で、KURAMAスペクトロメータを用いた12C(K-, p)反応のMissing massスペクトルの構築、Hyperonスペクトロメータ（中心検出器： HypTPC）を用いた不変質量法による崩壊Λ粒子の同定に成功していた。2023年度は、さらに解析のクォリティーを上げるために、以下のような取り組みを行った。これまでの解析では、12C(K-, p)反応における散乱陽子（p）の運動量解析には、KURAMAスペクトロメータのみを用いて行っていたが、2023年度からはHyperonスペクトロメータの情報も組み込んだ解析を行った。結果、反応点（Vertex）の位置分解能を向上させることができ、解析効率を改善することができた。
Hyperonスペクトロメータの解析では、HypTPCのトラッキングアルゴリズムを改良し、トラッキング効率を大幅に改善することができ、Λ粒子の同定事象を2倍以上増やすことに成功した。また、Λ粒子に対するKinematical fittingを導入するなど、Hyperonスペクトロメータによる崩壊粒子同定のクォリティーを向上させた。
新実験の準備に関しては、様々な標的を使用するための、標的昇降システムの検討を進めた。標的を昇降させて、使用標的の変更を行うため、本研究ではHypTPCの標的ホルダーを現状のものよりも長いものにデザインを変えて、再製作する。2023年度は、標的ホルダーのデザインを決定し、ホルダー作成に必要な部品を全て購入した。また、標的昇降システム自身の検討も進めた。
これらの内容に関して、国内外の研究会で口頭発表を行った。
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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
本来の計画では、2021年に取得したJ-PARC E42実験のデータ解析は、2023年度中に終了させ、その解析結果をもとに標的を系統的に変更する実験の提案を2024年度中に行う予定であった。
しかし、E42実験はHypTPCを用いた初めての実験であることから、解析を確立させることに当初計画よりもやや時間がかかってしまっている。しかし、すでにΛ粒子の同定には成功しており、2023年度も解析を大幅に改善することができたので、2024年度中には、結果を公表できると考えている。
また、研究代表者が2023年10月に日本原子力研究開発機構から、東北大学に異動したことを契機に、東北大学の博士課程の学生が本研究のデータ解析に加わった。当該学生は本研究の内容で博士号を取得する予定である。そのため、今後の本研究の進展が十分期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、2021年に取得したE42実験のデータ解析を早期に決着をつけ、新実験の実験提案書をできるだけ早く提出できるようにしたいと考えている。
研究実績の概要に記載しているように、E42実験の散乱陽子の運動量解析において、Hyperonスペクトロメータを組み込むこと自身には成功したが、そうすると、KURAMAスペクトロメータの位置検出器（ドリフトチェンバー）での残差分布が歪んでしまい、Hyperonスペクトロメータを使わない場合と同等程度の運動量分解能しか得られていないことも分かった。これは、ルンゲクッタ法での運動量解析で使用している計算磁場マップが現実の磁場マップと一致していないことが原因だと考えられるため、解析結果をもとに磁場マップを補正する解析を進める予定である。また、各検出器の検出効率、アクセプタンスの評価を進め、データ解析を完了させる。
上記の通り、研究代表者が2023年10月に日本原子力研究開発機構から、東北大学に異動したことを契機に、本研究に東北大学の大学院生が加わったため、これまで以上のマンパワーで本研究を推進していく予定である。
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