| 研究領域 | 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質 |
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| 研究課題/領域番号 |
24105003
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
田村 裕和 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10192642)
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| 研究分担者 |
阪口 篤志 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70205730)
應田 治彦 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (60221818)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 実験核物理 / ストレンジネス / ハイパー核 / ハイペロン核子相互作用 / Λハイパー核ガンマ分光 / 中性子過剰Λハイパー核 / K中間子原子核 / J-PARC |
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| 研究概要 |
(1)ΣN散乱実験(E40)に向け散乱陽子検出器系を開発した。カロリメーター用BGOシンチレータの性能を調べ、これをシンチレーションファイバーとMPPC光検出器からなる新型の多層飛跡検出器CFTのテスト機と組合わせて、散乱陽子検出器系のプロトタイプとし、東北大サイクロの陽子ビームでその性能評価を行ったところ、十分な性能が確認された。その後、実機の製作を開始した。またCFTの専用読出し回路EASIROCver1にSiTCPモジュールを組込んだ実機(EASIROCver2)を開発した。
(2a)Λハイパー核精密分光実験(E13)に向け、γ線検出器系Hyperball-JをH24年夏にK1.8ラインに設置、H25年1月からSKS検出器系の配置変更と、K-ビーム調整、Hyperball-J等の検出器系のビームテストを行った。
(2b)中性子過剰ハイパー核生成実験(E10)のため、ファイバー飛跡検出器BFT、SFTとシリコンストリップ検出器を製作・設置しトリガー系を高度化した。劣悪な時間構造のビームでも6x106/spillの高強度ビームでデーター収集可能となった。H24年12月～1月に6Li(π-,K+)反応による6ΛHハイパー核実験(E10-1)を行った。解析の結果6ΛHは観測されず、生成断面積の厳しい上限が得られた。さらに発展実験(E10-2)に向けGEMを用いた超高計数率飛跡検出器の開発を進めた。
(3)3He(K-,n)/(K-,p)反応による軽いK中間子核の探索実験(E15)及び3HeK-原子の精密X線分光実験(E17)に向け、K1.8BRライン上の測定器のビーム強度耐性向上（ビームカウンター細分化、標的直近のビームカウンター増設、荷電粒子Vetoカウンター新設)や3He標的セルの改良等を行い、E15の第一段階(E15-1)を一部H24年秋から冬に実施し、データ解析を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)ΣN散乱実験(E40)については、プロトタイプの性能評価実験のためのビームタイムのスケジュールにより、本予算をH25年度に繰り越すこととなったが、H25年には十分なテスト実験を実施することができ、性能も確かめられ、実機の製作に入ることができた。ファイバー飛跡検出器の専用読出し回路EASIROCの実機開発も順調に進んだ。
(2a)Λハイパー核精密分光実験(E13)では、Hyperball-Jの設置、SKS検出器系の変更、K-ビーム調整、検出器系のビームテスト調整がH25年3月までに予定通り実施できた。
(2b)中性子過剰ハイパー核生成実験(E10)では、予定通りBFT、SFT、シリコンストリップ検出器を新設して、ビーム強度を5倍以上強くしてもデータ収集が可能となるという大きな成果があった。限られたビームタイムの中で強いビームが使えるようになったことは大きな進展である。この効果により、希望より短い時間数しか割り当てられなかった6ΛHハイパー核の本実験が成功裏に実施できた。解析も順調に進んだ。予想に反して6ΛHは観測されなかったが、これは中性子過剰ハイパー核を二重荷電交換反応で生成する機構についての再考を必要とする重要な成果であり、理論家との議論が進んでいる。また、GEMを用いた超高計数率飛跡検出器の開発も進んだ。
(3)K中間子核の探索実験(E15)については測定器のビーム強度耐性向上によって本実験が可能となり、E15-1の一部が予定通り実施できた。このビームタイムはH25年度にも継続し、並行して進めたデータ解析の途中結果では、K-pp束縛状態に相当するエネルギーにイベントがあり、興味深い結果が得られつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1), (2a), (2b), (3)の4つの実験について、それぞれが順調に進んでおり、特に内容を変更なくこのまま推進すればよいと考える。ただし、J-PARCでは当初の認められたものより短い時間しかビームタイムが認められない傾向が強まっている。さらに、H25年5月に起きたJ-PARCハドロン施設での放射性物質漏えい事故によって、1年以上のビーム停止が予定されている。そのためE15-1, E13-1, E40の本実験ビームタイムが大きく遅延することとなってしまった。こうした事態に対して、ユーザーとして対処する術はあまりないが、待機中に検出器の改良を可能な限り行い、実験再開後は短いビームタイムでもよいデータが取れるよう努力することとした。また、実験再開までの待機中には、それまでに収集したデータ(E10-1と、E15-1の一部）の解析を徹底的に進めて結果を発表するとともに、検出器開発に関する論文の執筆や学会等での発表も積極的に行い、途切れなく成果が公表できるように努めることとした。
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