少数多体ハイパー核大規模解析のためのエマルション全面探査法の高効率・高速化

• 研究領域: 量子クラスターで読み解く物質の階層構造
• 研究課題/領域番号: 19H05147
• 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: 岐阜大学
• 研究代表者: 仲澤 和馬 岐阜大学, 教育学部, 教授 (60198059)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2019年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: ダブルハイパー核 / 原子核乾板（エマルション） / ダブルラムダ核 / グザイハイパー核 / 機械学習 / 原子核乾板(エマルション) / 全面探査 / 3次元飛跡自動追跡 / 少数多体ハイパー核 / 3次元飛跡追跡法 / 全面探査法 / エマルション

研究開始時の研究の概要

第3のクォーク：ストレンジを持つハイペロンは、現代の原子核物理学の最重要課題の一つである、核力をバリオン間相互作用として統一的な理解を促す知見を与える。本研究は、ハイペロンを含む原子核（ハイパー核）を過去の数十倍のデータで取得・解析を目指すための研究開発である。約百万のハイパー核事象が記録されている写真乾板(エマルション)の全面を、機械学習を施して高効率で高速に探査できる顕微鏡システムを実現する。このシステムは、二重ベータ崩壊の研究や中性子を用いたＣＴの開発などへの新展開も期待できるものである。

研究実績の概要

2019年度の開発をもとに、原子核乾板中のダブルハイパー核の全面探査を数年で終了すべく、機械学習機能を持たせることが前進した。特に、荷電粒子の飛程-エネルギーの関係の較正に用いる、乾板中でアルファ線を放出する自然放射性同位元素の崩壊事象の全面探査に機械学習機能を搭載し、実用化に至るとともに論文としても掲載された。現在約80％の検出効率を、さらに向上させるように取り組んでいる。またこの機械学習を、寿命と結合エネルギーが話題となっている最も軽い水素３-ラムダハイパー核の探査に利用し、事例数は限られていつつも検出が進んでいる（現在4例）。
グザイハイパー核については、初めてその質量測定に成功し、投稿したPhysical Review Letters誌で、Editors’ suggestionに選ばれるとともに、事象の写真が掲載号の表紙を飾った。この事象はグザイハイパー核の第1励起状態を表していると考えられ、より深く束縛した基底状態とも考えられる新たな事象の論文をも投稿中である。また本実験の第1号論文であるダブルラムダハイパー核を報告した論文（2019年2月出版）は、第26回日本物理学会論文賞を受賞した。さらにこれまでのダブルハイパー核研究に対して、本研究代表者が第66回（2020年度）仁科記念賞を受賞した。
研究成果は、新聞３紙（岐阜、中日、科学新聞）、およびプレスリリースとして5大学・研究所のホームページで紹介された。仁科記念賞受賞については、主要各紙（朝日、読売、毎日、日経、中日）や地方紙（岐阜、山梨日々）で報道されるとともに、50以上のインターネット配信、および約20のホームページで紹介された。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Mandalay/Yadanaboin University/Meiktila University(ミャンマー)
• [国際共同研究] 山西師範大学/Inst. of Nucl. Energy Safety Tech./Inst. for High Energy Physics(中国)
• [国際共同研究] Korea University/Gyeongsang Nat'l University/Seoul Nat'l University(韓国)
• [国際共同研究] Ohio University/University of New Mexico(米国)
• [国際共同研究] Helmholtz Inst. Mainz/Johannes Gutenberg-Universitat(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Mandalay/University of Yangon/Yadanabon University(ミャンマー)
• [国際共同研究] Inst. of Nucl. Energy Safety Tech./Inst. of High Energy Physics/Shanxi Normal University(中国)
• [国際共同研究] Korea University/Seoul Nat'l University/Gyeongsang Nat'l University(韓国)
• [国際共同研究] Ohaio University(米国)
• [国際共同研究] Helmholtz Inst. Mainz/Johannes Gutenberg University(ドイツ)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Observation of Coulomb-Assisted Nuclear Bound State of X--14N System (2021)
  • 著者名/発表者名: S. H. Hayakawa, K. Nakazawa, et al. (J-PARC E07 Collaboration)
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 126 号: 6 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.126.062501
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of Double-strangeness Nuclei using Nuclear-emulsion Technology (2020)
  • 著者名/発表者名: Aung Nay Lin Nyaw, Kazuma Nakazawa, et al.
  • 雑誌名: Bull. Soc. Photogr. Imag. Japan. (2020) 巻: 30 ページ: 22-25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] J-PARCハドロンビームによる新種の超原子核発見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲澤和馬
  • 雑誌名: アイソトープニュース 巻: 767 ページ: 10-13
• [雑誌論文] CNN-based event classification of alpha-decay events in nuclear emulsion (2020)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, K. Nakazawa, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 989 ページ: 164930-164930
  • DOI: 10.1016/j.nima.2020.164930
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of a Single-Λ Hypernuclear Event in KEK-PS E373 Nuclear Emulsion Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: Aung Myo Thandar、Wint Thida、Myint Khin Swe、Nakazawa Kazuma
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 206 ページ: 09003-09003
  • DOI: 10.1051/epjconf/201920609003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Study of the charge symmetry-breaking effect in hypernuclei using a nuclear emulsion (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto Masahiro、Yoshida Junya、Muramoto Naohiro、Nakazawa Kazuma
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2130 ページ: 030006-030006
  • DOI: 10.1063/1.5118396
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Status of J-PARC E07: Systematic study of double strangeness nuclei with hybrid emulsion method (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2130 ページ: 20016-20016
  • DOI: 10.1063/1.5118384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Status of the J-PARC E07, Systematic Study of Double Strangeness Nuclei with the Hybrid Emulsion Method (2019)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, T. Takahashi, H. Tamura et al.
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 26 ページ: 23006-23006
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.023006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Operation Steps for Data Analysis on Double Hypernuclei in E07 Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: Nyaw Aung Nay Lin、Ekawa Hiroyuki、Hayakawa Shuhei、Kasagi Ayumi、Nakazawa Kazuma、Yoshida Junya、Yoshimoto Masahiro
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 26
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.031017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 【招待講演】Current knowledge and future prospect on double hypernuclei (2021)
  • 著者名/発表者名: 仲澤 和馬
  • 学会等名: YITP international workshop on Hadron in Nucleus （Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ダブルハイパー核の大統計解析のための飛跡探索技術の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西村直己, 仲澤和馬, 吉本雅浩, 笠置歩, 纐纈陽香, 鈴木雅己, 林航志
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] Development of overall emulsion scanning method with high efficiency and speed for large-scale analyses of few-body hypernuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲澤和馬
  • 学会等名: 第3回クラスター階層領域研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ダブルラムダハイパー核、グザイハイパー核の理論的現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 肥山詠美子
  • 学会等名: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [学会発表] ダブルハイパー核実験による現在の情報 (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲澤和馬
  • 学会等名: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [学会発表] 原子核乾板を用いたダブルストレンジネス核探索の展望 2020 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田純也
  • 学会等名: 第６回「物質階層を横断する会」 ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング テーマ：エマルジョンを用いたダブルストレンジネス原子核の現状
• [学会発表] 原子核乾板によるグザイハイパー核探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩, for J-PARC E07 experiment
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] J-PARC E07 実験で検出したツインハイパー核の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笠置歩, 仲澤和馬, 吉本雅浩, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin, 西村直己, 吉田純也, 齋藤武彦, 江川弘行, 中川真奈美, AbdulMuneem, Enqiang Liu, 藤田 真奈美, 早川修平, J-PARC E, collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] 【企画公演】原子核乾板によるダブルハイパー核研究の展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲澤 和馬
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] ダブルハイパー核の大統計検出のための、機械学習を用いた原子核乾板中事象の分類 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田純也, 仲澤和馬, et al.
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] Double-Λ hypernucleus detected in J-PARC E07 with Hybrid-emulsion method (2020)
  • 著者名/発表者名: Aung Nay Lin Nyaw, Kazuma NAKAZAWA, et al.
  • 学会等名: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [学会発表] X線顕微鏡による原子核乾板中事象の高空間分解能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笠置 歩, 吉本 雅浩, 仲澤 和馬, 西村 直己, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin , 纐纈 陽香, 鈴木 雅己, 林 航志, 吉田 純也
  • 学会等名: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [学会発表] 核種同定のためのX線顕微鏡による原子核乾板中飛跡の線密度測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村 直己, 仲澤 和馬, 吉本 雅浩, 笠置 歩, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin , 纐纈 陽香 , 鈴木 雅己 , 林 航志 , 吉田 純也
  • 学会等名: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [学会発表] Study of Energy Error with respect to the Energy Calibration-source in Nuclear Emulsion (2020)
  • 著者名/発表者名: Phyo Myat Lin, Kazuma NAKAZAWA, et al.
  • 学会等名: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [学会発表] ダブルハイパー核の全面探査法を実現する新型高速ステージの開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林 航志 , 仲澤 和馬, 吉本 雅浩, 吉田 純也, 笠置 歩, 西村 直己, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin ,纐纈 陽香 , 鈴木 雅己
  • 学会等名: 2020年度日本写真学会オンライン秋季大会
• [学会発表] X線顕微鏡を用いたダブルハイパー核事象高精度解析手法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笠置歩、仲澤和馬、吉本雅浩、Aung Nay Lin Nyaw、Phyo Myat Lin、吉田純也
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Swelling Technique of Nuclear Emulsion Sheet for Precise Measurement of Double Hypernuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: Aung Nay Lin Nyaw, Ayumi Kasagi, Phyo Myat Lin, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto, Junya Yoshida
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Evaluation of Emulsion Density with the Range of Alpha Particles from Natural Radio Isotope (2020)
  • 著者名/発表者名: Phyo Myat Lin, Ayumi Kasagi, Kazuma Nakazawa, Aung Nay Lin Nyaw, Masahiro Yoshimoto, Junya Yoshida
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] J-PARC E07における事象探索の二周目 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉田純也、早川修平、江川弘行、吉本雅浩、笠置歩、Phyo Myat Lin、Aung Nay Lin Nyaw、仲澤和馬、J-PARC E07 Collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] J-PARC E07実験における全面探索法の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩、吉田純也、Aung Nay Lin Nyaw、Phyo Myat Lin、笠置歩、仲澤和馬
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 原子核乾板から得られたダブルハイパー核情報の現状 (2020)
  • 著者名/発表者名: 仲澤和馬
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会 (企画講演)
  • 招待講演
• [学会発表] 原子核乾板全面探査によるΞ-静止吸収事象の画像選別 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西村直己、仲澤和馬、吉本雅浩、吉田純也、笠置歩
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 原子核乾板によるハイパー核探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] J-PARC E07実験におけるダブルハイパー核解析のための 3次元画像処理 (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠置歩
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] J-PARC E07実験におけるダブルハイパー核事象高精度解析のための新手法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠置 歩、仲澤 和馬、吉本 雅浩、吉田 純也
  • 学会等名: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [学会発表] Characteristics of Production of Double Hypernuclei (2019)
  • 著者名/発表者名: Aung Nay Lin Nyaw, Hiroyuki Ekawa, Shuhei Hayakawa, Ayumi Kasagi, Phyo Myat Lin, Kazuma Nakazawa, Junya Yoshida, Masahiro Yoshimoto,and the J-PARC E07 collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [学会発表] Evaluation of Emulsion Density Measurement with Range of Alpha Particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Phyo Myat Lin, Aung Nay Lin Nyaw, Ayumi Kasagi, Junya Yoshida, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto
  • 学会等名: 日本物理学会2019秋季大会（山形大学）
• [学会発表] Recent results of a double hypernuclear search using nuclear emulsion (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshimoto, Aung Nay Lin Nyaw, Phyo Myat Lin, Ayumi Kasagi, and Kazuma Nakazawa for J-PARC E07 Collaboration
  • 学会等名: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • 国際学会
• [学会発表] High-resolution measurement using SPring-8 X-ray microscope for double hypernuclear analysis in J-PARC E07 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Kasagi, Kazuma Nakazawa, Masahiro Yoshimoto, Aung Nay Lin Nyaw,Phyo Myat Lin and Junya Yoshida
  • 学会等名: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of Ξ- capture reaction at rest and Production of S=-2 Hypernuclei (2019)
  • 著者名/発表者名: Aung Nay Lin Nyaw, K. Nakazawa, M. Yoshimoto, A. Kasagi, Phyo Myat Lin , J. Yoshida , and J-PARC E07 Collaboration
  • 学会等名: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Range-Energy Calibration Method with The Range of Alpha Particles for E07 Experiment, JPARC (2019)
  • 著者名/発表者名: Phyo Myat Lin, A. Kasagi, Aung Nay Lin Nyaw, K. Nakazawa, M. Yoshimoto, J.Yoshida, and J-PARC E07 Collabrators
  • 学会等名: Inter’l Conf. on Material and Systems for Sustainability 2019 : ICMaSS2019（名古屋大学）
  • 国際学会
• [備考] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://www.gifu-u.ac.jp/news/research/2021/03/entry02-10631.html
• [備考] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://j-parc.jp/c/press-release/2021/03/02000661.html
• [備考] 稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/03/press20210302-05-guzai.html
• [備考] 教育学部理科教育講座 仲澤和馬 シニア教授が 「2020年度（第66回）仁科記念賞」を受賞しました
  • URL: https://www.gifu-u.ac.jp/news/news/2020/11/entry13-10405.html
• [備考] 岐阜大学教育学部・工学研究科 仲澤和馬教授・E07実験責任者 2020年度(第66回)仁科記念賞受賞
  • URL: https://j-parc.jp/c/press-release/2020/11/19000616.html
• [備考] 岐阜大学 物理学教室 （Physics Department, Gifu University)
  • URL: https://www1.gifu-u.ac.jp/~physics/