高密度中性子過剰核物質の状態方程式

2014 年度 実績報告書

• 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: 24105004
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 哲也 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50219896)
• 研究分担者: 家城 和夫 立教大学, 理学部, 教授 (10159577) ; 磯部 忠昭 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (40463880) ; 川畑 貴裕 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80359645)
• 研究期間 (年度): 2012-06-28 – 2017-03-31
• キーワード: 原子核物質の状態方程式 / 対称エネルギー / 荷電粒子検出器 / 高密度読み出し回路

研究実績の概要

主にアメリカDOE予算を使ってミシガン州立大学のチームと共同製作を進めてきた大型の多重粒子飛跡検出器TPCの搬入が平成25年度終わりに無事終了したので、平成26年度は検出器からの信号を読み出す高集積度回路GETの前段ボードAsAdの取り付け作業を進めた。まず取り付けに必要な放電防止付の接続コネクターでの発生ノイズの低減化を図り、最終版のコネクターの量産を行った。AsAdへの電力供給用そしてデーター転送用の非磁性ケーブルを選定し、ボードの取り付け治具の製作を行い、秋口からは最終的に必要な回路の約半数をTPCに取り付け、宇宙線を使った信号テストを開始した。GETシステムの総合性能についてもフランス人開発グループとともに6月初めに実測を行い、ほぼ設計通りの速度で動作することを確認した。また夏の加速器のシャットダウン期間を利用して、GET実装前のTPC本体だけではあるが、大型超伝導電磁石の磁極間への挿入テストを行い、必要機材や作業手順を確認し、無事約1時間のうちに挿入することに成功した。TPCを動作させるのに必要なゲーティンググリッドの駆動回路、そして回路に開始信号を供給するトリガー検出器のプロトタイプの製作を進め、それらの性能評価をするテスト実験を放射線医学研究所HIMACを使って行い、実機の設計に必要な基礎情報を得ることが出来た。
昨年度理研RIBFで実施した低密度陽子過剰核物質の状態方程式を探るアイソスピン拡散過程を調べる実験のデータ解析も更に伸展し、予備的な解析結果についてARIS国際会議のポスターセッションで発表を行った。ただ、当初想定していたより測定粒子の荷電分布に広がりがあることが分かったため、粒子識別をやり直すことになる。

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

昨年度までの経験を活かし、時間のかかる物品の調達をなるべく前倒しで行うようにした結果、6月後半から2か月の間にTPCのSAMURAI電磁石内への挿入作業のテストをスムーズに行いことが出来た。一方、今年度の当初予算は夏過ぎまでに執行がほぼ終わってしまったので、平成27年度予算の3分１を前倒し申請することにした。そうすることによって、加速器を使った実験の準備、特にまだ必要な台数が確保できていなかった、中段の回路ボードCoBoの買い増し、がより早期に完了すると目論んでいたが、残念なことに既に必要台数の調達が完了していたAsAdボードに手直しが必要な重大な欠陥が見つかってしまった。これに対処するのに想定していなかった時間がかかることが判明し、スピードアップ、スピードダウンが相殺してしまい、全体としての進み具合はおおむね順調と言えるレベルにまでもどってしまった。しかし、中間評価で好結果を得ることが出来たので、追加で配分された予算を使って、データ収集系のコンピュータを当初の全体計画より約半年早く調達することが出来きた。本格的な実験データ収集を前にデータ解析に必要なソフトウェア開発をこのコンピュータシステム上で進められる目途がたったので、今後は研究計画のスピードアップを図ることが期待される。また平成26年度から中国、ポーランドの研究者からの新たな国際協力が得られるようになったので、トリガー検出器の開発に関してもかなりの進展が得られた。

今後の研究の推進方策

加速器を使った実験を行う際には絶対に必要となるデータ読み出し用回路GETについてはほぼ必要なチャネル数の調達が終わったが、これまでに調達済みの回路の性能テストを繰り返した結果、検出器からの正極性の信号を処理する時、AsAdボードの増幅度が想定していたより不均一になるという欠陥があることが明らかになった。フランスの共同研究者とともに何がその原因で、どういう手直しが必要か検討してきたが、幸いなことに比較的簡単に対処できることが分かったので、新年度早々にフランスの業者にボードを送り返すことにしている。このボードの修理を含めて、加速器を使った本実験の準備作業を8月初めぐらいまでに完了して、平成27年度秋から、既に総計で13.5日の実施が認められている「高密度中性子過剰核物質の状態方程式」を探る加速器を使った実験を開始することを目指す。現実には同じSAMURAI電磁石の利用を予定している他の実験グループとマシンタイムの取り合いになると思われるので、誰の目から見ても実験の遂行に不安を感じさせない出来るだけ完成度の高い実験セットアップの構築を早期に実現するようにしたいと思っている。また平成26年度から活発化した計画研究理論班との議論を更に進め、TPCで得られる実験結果を迅速に理論的に考察できる体制づくりも進める。

研究成果

• [雑誌論文] Cross section for b bar{b} production via dielectrons in d+Au collisions at sqrt{s_{NN}}=200 GeV (2015)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (A. Adare, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 ページ: 014907
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.014907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search for Dark Photons from neutral meson decays in p+p and d+Au collisions at sqrt{s_{NN}}=200 GeV (2015)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (A. Adare, T. Isobe, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 ページ: 031901(R)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.031901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Upsilon (1S+2S+3S) production in p+p and Au + Au collisions at sqrt{s}_{NN}=200 GeV (2015)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration(A. Adare, T. Isobe, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 91 ページ: 024913
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.91.024913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Different mechanism of two-proton emission from proton-rich nuclei 23-Al and 22-Mg (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.G. Ma, H. Baba, K. Ieki, T. Kawabata, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 743 ページ: 306-309
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.02.066
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-stamping system for nuclear physics experiments at RIKEN RIBF (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Baba, T.Ichihara, T.Ohnishi, S. Takeuchi, K. Yoshida, Y. Watanabe, S. Ota, S. Shimoura, and K. Yoshinaga
  • 雑誌名: Nucl. Instr. and Methods A 巻: 777 ページ: 75-79
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.12.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Centrality categorization for R_{p(d)+A} in high-energy collisions (2014)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (A. Adare, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 90 ページ: 034902
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.034902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy-flavor electron-muon correlations in p+p and d+Au collisions at sqrt{s_{NN}}=200 GeV (2014)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (A. Adare, T. Isobe, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 89 ページ: 034915
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.89.034915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cold-nuclear-matter effects on heavy-quark production at forward and backward rapidities in d+Au collisions at sqrt{s_{NN}}=200 GeV (2014)
  • 著者名/発表者名: HENIX Collaboration (A. Adare, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 112 ページ: 252301
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.252301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear matter effects on J/psi production in asymmetric Cu+Au (2014)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (C. Aidala, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 90 ページ: 064908
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.064908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of K^0_S and K^{*;0} in p+p, d+Au, and Cu+Cu collisions at sqrt{s_{NN}}=200 GeV (2014)
  • 著者名/発表者名: PHENIX Collaboration (A. Adare, T. Isobe, K. Kurita, T. Murakami, A. Taketani, et al.)
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 90 ページ: 054905
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.054905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation of Giant Monopole Resonance in ^{208}Pb and ^{116}Sn (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Patel, U. Garg, M. Itoh, H. Akimune, G.P.A. Berg, M. Fujiwara, M.N. Harakeh, C. Iwamoto, T. Kawabata, K. Kawase, J.T. Matta, T. Murakami, A. Okamoto, T. Sako, K.W. Schlax, F. Takahashi, M. White, and M. Yosoi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 735 ページ: 387-390
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.06.073
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isomer Decay Spectroscopy of Sm-164 and Gd-166: Midshell Collectivity Around N=100 (2014)
  • 著者名/発表者名: P.-A. Soederstroem, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physics Review Letters 巻: 113 ページ: 262502
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.262502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermediate-energy Coulomb excitation of Sn-104: Moderate E2 strength decrease approaching Sn-100 (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Doornenbal, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 90 ページ: 061302
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.90.061302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a millisecond isomeric state in Cd-129(81) via the detection of internal conversion and Compton electrons (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 738 ページ: 223-227
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.047
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Yrast 6(+) Seniority Isomers of Sn-136,Sn-138 (2014)
  • 著者名/発表者名: G. S. Simpson, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 113 ページ: 132502
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.132502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monopole-Driven Shell Evolution below the Doubly Magic Nucleus Sn-132 (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Watanabe, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 113 ページ: 042502
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.042502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of the Isoscalar Monopole Response in the Neutron-Rich (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Vandebrouck, H. Baba et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 113 ページ: 032504
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.032504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beta-Decay Half-Lives of Co-76,Co-77, Ni-79,Ni- 80, and Cu-81:Experimental Indication of a Doubly Magic Ni-78 (2014)
  • 著者名/発表者名: Z. Y. Xu, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 113 ページ: 032505
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.032505
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1p(3/2) Proton-Hole State in Sn-132 and the Shell Structure Along N=82 (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Taprogge, H. Baba, T. Isobe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 112 ページ: 132501
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.132501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Missing monopole strength of the Hoyle state in the alpha inelastic scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabata, et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 569 ページ: 012014
  • DOI: 10.1088/1742-6596/569/1/012014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Pion production in mass-asymmetric heavy-ion collisions (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上 哲也
  • 学会等名: 新学術領域研究会「中性子星核物質」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所, 京都
  • 年月日: 2015-03-12 – 2015-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] 理研RIBFでの低エネルギー非対称重イオン衝突を用いた原子核状態方程式の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯部 忠昭
  • 学会等名: 「J-PARCにおける重イオン衝突実験が拓く新しい物理」研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構、つくば
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] SPiRIT-TPC with GET readout electronics for the study of density (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: APS/DNP 4th joint meeting
  • 発表場所: HAWAII, USA
  • 年月日: 2014-10-07 – 2014-10-11
• [学会発表] B01全体報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上 哲也
  • 学会等名: 第３回中性子星核物質研究会
  • 発表場所: 熱川ハイツ, 熱川
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Status of SpiRIT-TPC project (2014)
  • 著者名/発表者名: CHANG Jin-hee (Isobe)
  • 学会等名: 第３回中性子星核物質研究会
  • 発表場所: 熱川ハイツ, 熱川
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [学会発表] SpiRIT実験のためのトリガーシンチレータアレイの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金子雅紀 （村上）
  • 学会等名: 第３回中性子星核物質研究会
  • 発表場所: 熱川ハイツ, 熱川
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [学会発表] GET for SPiRIT project (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: GET general meeting VI
  • 発表場所: Bordeaux、Ｆｒａｎｃｅ
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] Status of the SPiRIT Time Projection Chamber (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kurata-Nishimura (Isobe)
  • 学会等名: SAMURAI International Collaboration Workshop 2014
  • 発表場所: 東北大学、理学研究科
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] Readout system for SPiRIT experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: SAMURAI International Collaboration Workshop 2014
  • 発表場所: 東北大学、理学研究科
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-09
• [学会発表] 理研RIBFにおける重RI衝突を用いた対称エネルギー密度依存性の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯部 忠昭
  • 学会等名: 「宇宙核物理実験の現状と将来」研究会
  • 発表場所: 大阪大学核物理研究センター
  • 年月日: 2014-08-08 – 2014-08-08
• [学会発表] Prospects of the nuclear symmetry energy research in Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: International Symposium on Nuclear Symmetry Energy 2014
  • 発表場所: University of Liverpool, Liverpool, UK
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] SPiRIT project for the study of density dependent symmetry energy of high dense matter with Heavy RI collisions at RIBF (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isobe
  • 学会等名: International Symposium on Nuclear Symmetry Energy 2014
  • 発表場所: University of Liverpool, Liverpool, UK
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] Status and schedule of GET electronics (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami
  • 学会等名: SAMURAI-TPC Collaboration Meeting
  • 発表場所: RIBF/RIKEN, Wako, Japan
  • 年月日: 2014-06-24 – 2014-06-25
• [学会発表] The GET Readout Electronics for SPiRIT TPC (2014)
  • 著者名/発表者名: William Powell (Isobe)
  • 学会等名: ARIS 2014
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Study of the Nuclear Symmetry Energy of ρ/ρ_0 ~ 2 with SpiRIT TPC (2014)
  • 著者名/発表者名: Genie Jhang (Isobe)
  • 学会等名: ARIS 2014
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Study of Symmetry Energy using Isospin Diffusion Process in RI Heavy-ion Collision at RIBF (2014)
  • 著者名/発表者名: Noritsugu Nakatsuka (Murakami, Isobe)
  • 学会等名: ARIS 2014
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [学会発表] Missing monopole strength of the Hoyle state in the alpha inelastic scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabata
  • 学会等名: 3rd International Workshop on State of the Art in Nuclear Cluster Physics
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [備考] 実験と観測で解き明かす中性子星の核物質
  • URL: http://lambda.phys.tohoku.ac.jp/nstar/