光生成反応による反K中間子原子核探索のための粒子識別検出器開発

• 研究領域: 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質
• 研究課題/領域番号: 15H00839
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 時安 敦史 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (40739471)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: ハドロン物理学 / 反K中間子原子核 / 粒子識別検出器 / 実験核物理 / 素粒子実験 / K中間子原子核 / 実験核物理学

研究実績の概要

本研究の目的は光生成反応を用いて、現在、存否が議論されているK-pp束縛状態、K-pn束縛状態を探索することである。これらの束縛状態は、K-中間子、二つの核子から構成され、理論的に存在が示唆されているが、確たる実験結果は存在していない。過去の探索実験は、π中間子、K中間子、陽子等のハドロンビームを用いて行われてきたが、本研究は電磁プローブである光反応を用いて探索を行うことに特徴がある。
実験はSPring-8で遂行中のLEPS2実験において行う。反応はγd -> Ks K-pp反応を用いる。K-pp束縛状態の崩壊粒子であるΛ粒子、および陽子を大立体角検出器群、LEPS2スペクトロメータを用いて検出する。反応に寄与する粒子をすべて検出する完全実験を目指し、不確定性の少ない測定を目指す。
本研究では、荷電粒子識別、およびデータ取得トリガーを生成するスタートカウンター（SC）、検出器群前方に配置し、K中間子を識別するエアロジェルカウンター（AC）、ビームライン上に配置し、ビーム強度、ビーム形状を常時測定するビームプロファイルモニター（BPM）を開発した。また、SPring-8、東北大学電子光理学研究センター等でビームを用いた性能評価実験を行った。各々の検出器の概要、設計思想、性能に関しては、日本物理学会などで報告されている。これらの検出器は2016年12月に行われたLEPS2実験の初期ランに使用され、データ解析が進められている。
また、本研究ではLEPS2実験の前身実験であるLEPS実験で取得された既存データをもちいて、LEPS2実験でK-pp束縛状態を探索する妥当性について、異なった反応を用いて検討を行った。これらの結果については、国際学会、また国際ワークショップなどにおいて報告された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Study of the \(d(\gamma ,K^{ + })\Sigma \pi N\) Reaction at LEPS (2017)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu (LEPS collaboration)
  • 雑誌名: JPS Conference Proceeding 13 巻: 13 ページ: 020017-020020
  • DOI: 10.7566/jpscp.13.020017
• [雑誌論文] Interference effect between φ and Λ(1520) production channels in the γp → K+K－p reaction near threshold (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Y. Ryu, J. K. Ahn, T. Nakano, J. Y. Chen, S. Date, H. Ejiri, M. Fujiwara, T. Hotta, S. H. Hwang, K. Imai, T. Ishikawa, T. Iwata, H. Kohri, Y. Kon, N. Kumagai, Y. Maeda, S. Makino, T. Matsuda, N. Matsuoka, T. Mibe, M. Miyabe, M. Miyachi, Y. Morino, N. Muramatsu, R. Murayama, Y. Ohashi, H. Ohkuma, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 116 号: 23 ページ: 232001-232006
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.232001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 光生成反応によるK－pp束縛状態の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 時安敦史
  • 雑誌名: 原子核研究 巻: 60 ページ: 55-65
  • 査読あり
• [雑誌論文] J-PARC E19 Experiment: Pentaquark Θ+ Search in Hadronic Reaction at J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: T.N. Takahashi et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 022011-022011
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.022011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] J-PARC E27 Experiment to Search for a K－pp Bound State (2015)
  • 著者名/発表者名: Yudai Ichikawa, Tomofumi Nagae, Satoshi Adachi, Michelangelo Agnello, Shuhei Ajimura, Kanae Aoki, Hyoung Chan Bhang, Bernd Bassalleck, Elena Botta, Stefania Bufalino, Nobuyuki Chiga, Hiroyuki Ekawa, Petr Evtoukhovitch, Alessandro Feliciello, Hiroyuki Fujioka, Shuhei Hayakawa, et al.
  • 雑誌名: JPS Conf.Proc. 巻: 8 ページ: 021020-022027
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.021020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] LEPS2実験でのトリガースタディとe+e-除去用検出器の作成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 新山雅之、與曽井優、時安敦史、後神利志、 住浜水季、三木克眞、中村大器、堀田晃司
  • 学会等名: 第72回日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学 （大阪）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] LEPS2用トリガー用検出器とモニター装置の開発（１） (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村大器、時安敦史、三木克眞、住浜水季
  • 学会等名: 第72回日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] LEPS2用トリガー用検出器とモニター装置の開発（２） (2017)
  • 著者名/発表者名: 三木克眞、住浜水季、時安敦史、中村大器
  • 学会等名: 第72回日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Hypernuclear spectroscopy via the real photo-induced reaction (2017)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu for LEPS collaboration
  • 学会等名: International Workshop on Strangeness Nuclear Physics 2017
  • 発表場所: Oaka, Japan
  • 年月日: 2017-03-12
• [学会発表] 光生成によるハイパー核分光実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 時安敦史
  • 学会等名: ELPH 研究会 C015 「マルチフレーバーで探るエキゾチックハドロンとハドロン多体系の物理」
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] K－ pp bound state search at LEPS2 experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu for LEPS collaboration
  • 学会等名: International Symposium on Neutron Star Matter
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-11-21
  • 国際学会
• [学会発表] Recent status and future prospect at the LEPS/LPES2 experiment in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu for LEPS collaboration
  • 学会等名: Many manifestations of nonperturbative QCD
  • 発表場所: Illhabela, Brazil
  • 年月日: 2016-05-01
  • 招待講演
• [学会発表] SPring-8 LEPS2実験で用いる サンプリングカロリーメータの性能評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 柳井優花, 與曽井優, 後藤弘也, 時安敦史, 井上陽介, 笹川瑞貴
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 光生成反応によるK-pp束縛状態の探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 時安敦史
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府、大阪市）
  • 年月日: 2015-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] FORESTアップグレードに向けた光子ビーム標識化装置の較正(II) (2015)
  • 著者名/発表者名: 時安敦史, 石川貴嗣, 神田浩樹, 木戸聡, 清水肇, 土川雄介, 東谷千比呂, 長澤育郎, 本多佑記, 前田和茂, 松村裕二, 宮部学, 武藤俊哉, 村松憲仁, 山崎寛仁
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府、大阪市）
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] A search for kaonic nuclei at SPring-8/LEPS2 (2015)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu (LEPS collaboration)
  • 学会等名: 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質
  • 発表場所: 湘南国際村センター（神奈川県、三浦郡葉山）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Study of Σπ invariant mass spectrum in the d (γ, K+ ) X reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: A. O. Tokiyasu (LEPS collaboration)
  • 学会等名: Hyp2015
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会