超精密測定による中高エネルギー原子核・素粒子物理学の研究

1993 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 04044104
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 水野 義之 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (30229710)
• 研究分担者: カレン H. ウプサラ大学, 理学部, 助教授 ; クランダー S. ウプサラ大学, 理学部, 教授 ; グスタフソン L. ウプサラ大学, 理学部, 助教授 ; 清水 肇 山形大学, 教養部物理, 助教授 (20178982) ; 高久 圭二 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 ; 田村 圭介 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (30212046) ; 外川 浩章 大阪大学, 核物理研究センター, 助手 (30202196) ; 野呂 哲夫 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (30164750) ; 畑中 吉治 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (50144530) ; 鈴木 徹 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (20175409) ; 板橋 隆久 大阪大学, 核物理研究センター, 助教授 (20112071) ; 安東 愛之輔 理化学研究所, 大型放射光・蓄積リング研究開発室, 室長 (80044783) ; 中井 浩二 高エネルギー物理学研究所, 物理研究系, 教授 (40028155) ; GUSTAFSSON Leif ISV/TSL, Uppsala University ; CALEN Hans ISV/TSL, Uppsala University ; KULLANDER Sven ISV/TSL, Uppsala University
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• キーワード: 粒子ビーム冷却 / サイクロトロンメーザー / CMC / ク-ラーリング / CELSIUS / 軽い中間子の崩壊 / 中間子の電磁崩壊 / クォークとグル-オン

研究概要

1.「サイクロトロンメーザーによる粒子ビーム冷却法」の批判的検討とその検証実験の推進について
CMC(サイクロトロンメーザーによるビーム冷却法)とは、本研究協力者である池上教授が1990年に理論的可能性を予言した。これが実現すれば、加速器での粒子ビーム冷却効率は飛躍的に向上する。本研究ではCMCの検討を理論実験の両面から行なった。実験結果はウプサラ大学の研究協力者F.クランダー氏の博士論文(大阪大学理学博士)となった。これは平成4年8月末、ウプサラでの国際会議の際、池上教授の冒頭講演として取り上げられ、国際的反響を呼んだ。平成5年10月の「粒子ビーム冷却国際シンポジウム」ではCMCの特別討論会において池上教授が招待講演を行なった。それに先立ち我々は8月にウプサラ大学において、量子非線形光学や宇宙プラズマ物理学など関連専門家と共同でCMCのワークショップを行なった。研究代表者水野助教授は、相対論的な散逸力学系における外力の非線形効果の観点からCMC原理と量子カオスの関係に注目した(その議論を平成5年8月末の湯川国際京都セミナーで行なった)。平成6年1月には核融合科学研究所(大電力プラズマ加熱グループ)にて招待セミナーを行ない、サイクロトロンメーザーを専門とする東北大学電気通信研究所の小野教授らとの議論により理解を深めた。上記「ビーム冷却国際シンポジウム」の後、水野助教授は平成6年2月にウプサラ大学を再度訪問し、賛否両論の研究者達との批判的共同研究を行なった。これに関する研究成果が得られた。
平成5年度においては、粒子ビーム冷却原理CMCに関する今までの研究成果に基づき、世界的にも広く議論を興し、批判的検討を重ねることにより、同原理の深い理解を得た。この成果にもとずき実験的検証の装置改良が重要であり、これは池上名誉教授らによりウプサラ大学でさらに研究が発展している。
2.研究計画「軽い中間子の電磁崩壊精密測定による中間子内部のクォーク・グル-オン構造研究」の検討
ウプサラ大学のクーラー・シンクロトロン・蓄積リングCELSIUSは、GeV領域で唯一稼働中のビーム冷却加速器である。その最重要実験は、中性中間子の稀崩壊観測による素粒子標準模型のテストである。我々はこれを利用し、中性中間子の電磁崩壊の精密測定により、中間子内部のクォーク・グル-オン構造の研究を計画している。今までに測定器と物理過程とのシミュレーション計算等の検討を行なった。また関連実験を核物理研究センターで行なう準備研究を開始した。このテーマの構想は平成4年8月のウプサラでの国際会議で発表しその重要性が認識された。平成5年3月には、より容易な実験条件(△粒子の電磁崩壊の精密測定)でのテスト実験を計画した。水野助教授が代表世話人となり核物理研究センターの委員会で研究会を主催し、提案し発表した。平成5年8月初めのワークショップにより新GSO結晶が研究目的に適している事が判明し、京都大学の今井教授らと共同でテストを始めた。QCDによるハドロン物理について、水野助教授は平成5年9月に国際夏の学校(ISS'93)で招待講義を行ない、10月には日本物理学会で「精密測定によるQCDの新しい展開」のシンポジウム招待講演を行なった。
本研究テーマ全般についてさらに国際的に検討するため、平成5年11月に国際ワークショップを開催した。高エネルギー物理学研究所並びに核物理研究センターからも援助を得た。ウプサラ大学を中心とし、ポーランド、ロシア、ドイツ等から共同研究者が参加した。高エネルギー物理学研究所、平林教授らの全面的協力を得て、本研究に関連する超伝導ソレノイドの建設経過の総合報告を受けた。東大のTARNIIリング、CERNのLEARリングによるハドロン物理のレビューも行ない、我々のCMC研究の経過も報告した。中間子電磁崩壊の議論と報告は、トリスタンとKLEK-PSからも得た。この国際ワークショップは本研究活動の総括の機会として重要であった。
平成6年3月には、新センター長江尻宏泰教授のもとに国際シンポジウム「ハドロンと原子核におけるスピンアイソスピン応答と弱相互作用」が開催された。水野助教授は組織委員会の主要委員の一人であり、本研究テーマとも関連するハドロン物理の研究発表も行ない、共同研究者との議論と交流を深める上で枢要な役割を果たした。

研究成果

• [文献書誌] CERN-NMC共同研究(Y.Mizuno): "Quark and Gluon Distributions and αS from nucleon structure functions at low xBj" Physics Letters. B309. 222-230 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hidetsugu IKEGAMI: "Cyclotron Maser Cooling of Electron and Ion Beams" Physica Scripta. 48. 32-36 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hans CALEN et al.(Uppsala-WASA共同研究): "Deuteron Breakup by 1.15 GeV Protons and Excitation of the Δ Isobar" Physics Letters. B303. 10-15 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] CERN-NMC共同研究(Y.Mizuno): "Measurement of R^d-R^p and R^<Ca>-R^C in deep inelastic scattering" Physics Letters. B294. 120-126 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] CERN-NMC共同研究(Y.Mizuno): "The rario F2n/F2p in deep-inelastic scattering" Nuclear Physics. B371. 3-31 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] CERN-NMC共同研究(Y.Mizuno): "The Rario of J/Ψ Production Cross Section in Deep Inelastic Scattering from Tin and Carbon" Nuclear Physics. B371. 553-556 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshiyuki MIZUNO: "Quark Structure Functions of Hadrons and Nuclei" Proceedings of International School Seminar ISS'93 on “Hadrons and Nuclei from QCD",Aug.21-Sep.5,1993(World Scientific),to be published.354-364 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshiyuki MIZUNO: "Isospin Dependence of Quark Distributions in the Nucleon at high xBj" Proceedings of International Symposium on “Spin-Isospin Responses and Weak Processes in Hadrons and Nuclei",Osaka,March 8-10,1994(Elsevier Science),to be published.(発表予定). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "A Study of Q2-dependence in the EMC-effect" RCNP Annual Report 1991. 59-60 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Quark Distribution Function of Deuteron including Δ Resonance" RCNP Annual Report 1991. 61-62 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Proton F2 Structure Function including Δ and N* Resonances" RCNP Annual Report 1991. 63-63 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno et al.: "A Monte-Carlo Study of Neutron Beam Collimator for Intermediate Energy Nuclear Physics" RCNP Annual Report 1991. 64-65 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno et al.: "Quantum Chaos and Fine Structure of Giant Resonances" RCNP Annual Report 1991. 21-24 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno and M.Kawabata: "Quantum Chaos in Nuclear Giant Resonances" RCNP Annual Report 1992. 23-24 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Quark Spin Contents in Mesons and Precision Measurement of the Meson's Radiative Decays" RCNP Annual Report 1992. 27-28 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Proton and Deuteron F2 Structure Functions Measured in Deep Inelastic Muon Scattering" RCNP Annual Report 1992. 29-31 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Final EMC data on the EMC-effect" RCNP Annual Report 1992. 32-34 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "A Precision Measurement of the Ratio F2n/F2p in Deep Inelastic Muon Scattering at 90 and 280GeV" RCNP Annual Report 1992. 35-37 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Ratio of J/Ψ Production Cross Section in Deep Inelastic Scattering from Thick Target of Sn and C" RCNP Annual Report 1992. 27-28 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Energy Loss of Quark Passage in Nuclear Matter and a Signature for Quark Gluon Plasma" RCNP Annual Report 1992. 158-160 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Facilite Nouvelle au Laboratoire RCNP a Osaka pour Physique Nucleaire Fondamentale a Haute Precision" Bulletin de la Societe Franco-Japonais des Science Pure et Appliquees,Numero Special 5(Avril 1992). 5. 12-19 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Editors H.Ejiri,Y.Mizuno and T.Suzuki: "Proceedings of International Symposium on “Spin-Isospin Responses and Weak Processes in Hadrons and Nuclei",Osaka,March 8-10,1994." Elsevier Science Pub.Co.,Ltd., 400 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] CERN-NA37/NMC collaboration (Y.Mizuno): "Quark and Gluon Distributions and alphaS from nucleon structure functions at low xBj" Physics Letters. B309. 222-230 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hidetsugu IKEGAMI: "Cyclotron Maser Cooling of Electron and Ion Beams" Physica Scripta. 48. 32-36 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hans CALEN et al. (Uppsala-WASA collaboration): "Deuteron Breakup by 1.15 GeV Protons and Excitation of the DELTA Isobar" Physics Letters. B303. 10-15 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] CERN-NA37/NMC collaboration (Y.Mizuno): "Measurement of R^d-R^p and R^<Ca>-R^C in deep inelastic scattering" Physics Letters. B294. 120-126 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] CERN-NA37/NMC collaboration (Y.Mizuno): "The rario F2n/F2p in deep-inelastic scattering" Nuclear Physics. B371. 3-31 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] CERN-NA37/NMC collaboration (Y.Mizuno): "The Rario of J/PSI Production Cross Section in Deep Inelastic Scattering from Tin and Carbon" Nuclear Physics. B371. 553-556 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshiyuki MIZUNO: "Quark Structure Functions of Hadrons and Nuclei" Proceedings of International School Seminar'93 "Hadrons and Nuclei from QCD", Aug.21-Sept.5, 1993.354-364 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshiyuki MIZUNO: "Isospin Dependence of Quark Distributions in the Nucleon at high xBj" Proceedings of International Symposium on "Spin-Isospin Responses and Weak Processes in Hadrons and Nuclei", Osaka, Mar.8-10, 1994.(1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "A Study of Q2-dependence in the EMC-effect" RCNP Annual Report 1991. 59-60 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Quark Distribution Function of Deuteron including DELTA Resonance" RCNP Annual Report 1991. 61-62 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Proton F2 Structure Function including DELTA and N* Resonances" RCNP Annual Report 1991. 63-63 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno et al.: "A Monte-Carlo Study of Neutron Beam Collimator for Intermediate Energy Nuclear Physics" RCNP Annual Report 1991. 64-65 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno et al.: "Quantum Chaos and Fine Structure of Giant Resonances" RCNP Annual Report 1991. 21-24 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno and M.Kawabata: "Quantum Chaos in Nuclear Giant Resonances" RCNP Annual Report 1992. 23-24 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Quark Spin Contents in Mesons and Precision Measurement of the Meson's Radiative Decays" RCNP Annual Report 1992. 27-28 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Proton and Deuteron F2 Structure Functions Measured in Deep Inelastic Muon Scattering" RCNP Annual Report 1992. 29-31 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Final EMC data on the EMC-effect" RCNP Annual Report 1992. 32-34 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "A Precision Measurement of the Ratio F2n/F2p in Deep Inelastic Muon Scattering at 90 and 280 GeV" RCNP Annual Report 1992. 35-37 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Ratio of J/PSI Production Cross Section in Deep Inelastic Scattering from Thick Target of Sn and C" RCNP Annual Report 1992. 27-28 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Energy Loss of Quark Passage in Nuclear Matter and a Signature for Quark Gluon Plasma" RCNP Annual Report 1992. 158-160 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Mizuno: "Facilite Nouvelle au Laboratoire RCNP a Osaka pour Physique Nucleaire Fondamentale a Haute Precision" Bulletin de la Societe Franco-Japonais des Science Pure et Appliquees, Numero Special. 5. 12-19 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Editors by H.Ejiri, Y.Mizuno and T.Suzuki: Elsevier Science Pub. Co., Ltd.Proceedings of International Symposium on "Spin-Isospin Responses and Weak Processes in Hadrons and Nuclei", Osaka, March 8-10, 1994., 1-400 (To be published in 1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より