陽子・ヘリウム３散乱による三体力荷電スピンT=3/2項の決定

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02171
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 関口 仁子 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70373321)
• 研究分担者: 若狭 智嗣 九州大学, 理学研究院, 教授 (10311771) ; 民井 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (20302804) ; 伊藤 正俊 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (30400435) ; 畑中 吉治 大阪大学, 核物理研究センター, 特任教授 (50144530) ; 前田 幸重 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50452743) ; 三木 謙二郎 東北大学, 理学研究科, 助教 (80727090) ; 酒井 英行 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 客員主管研究員 (90030030)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 三体力 / 核力 / 少数系 / 偏極 / ヘリウム３

研究実績の概要

原子核物理学では、三体力を含めた核力による原子核・核物質の記述が進みつつある。そのような中、三体力の荷電スピン三重項(T=3/2項)が、中性子過剰核や中性子星の理解において注目されている。一方、T=3/2三体力の実験による検証は進んでいない。本研究は、3陽子を含む四核子系の陽子・ヘリウム3散乱に注目し、T=3/2三体力効果の明らかな証拠を得ることを目指す。平成30年度には、東北大学サイクロトロンラジオアイソトープセンター、および大阪大学核物理研究センターの加速器施設において、入射エネルギー65MeVと100MeVの陽子・ヘリウム３の偏極分解能、およびスピン相関係数の角度分布測定を実施した。令和元年度には、理化学研究所小型中性子源から供与される熱中性子を用いて、偏極3He標的の絶対値測定を行い、標的偏極度の絶対値を3%以下の誤差で決定した。これにより、精度の高いスピン観測量の実験値を得る事ができた。現在、三体力の効果を議論するため、現実的な核力ポテンシャルによる四核子散乱系の厳密理論計算が行われつつある。ヘリウム3の偏極分解能に関しては、理論計算と実験値との比較から、二体核力のみの理論計算では実験値を再現できない事がわかった。これは低エネルギー領域ではみられなかった現象である。同結果については、渡邉跡武(東北大学)の博士論文”Analyzing Power Measurement for p+3He Elastic Scattering at Intermediate Energies”として纏められた。同博士論文は、高い評価を受け、東北大学総長賞を受賞した。

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

偏極ヘリウム３標的の偏極度絶対値評価に成功し、理論計算との比較に耐えうる精度のスピン観測量の実験値を得る事ができた。同実験値と、理論計算との比較について議論を進め、論文としてまとめる方向に現在進みつつある。

今後の研究の推進方策

得られた実験値と理論計算との比較から三体力に関する情報を確定し、論文として発表するとともに、国内外の会議にておいて発表を行う。

研究成果

• [国際共同研究] Ruhr Universitaet Bochum(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Ruhr Universitaet Bochum
• [国際共同研究] Vilnius University(リトアニア)
  • 国名: リトアニア
  • 外国機関名: Vilnius University
• [国際共同研究] Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
• [国際共同研究] Jagiellonian University(ポーランド)
  • 国名: ポーランド
  • 外国機関名: Jagiellonian University
• [雑誌論文] Exploring Three-Nucleon Forces via Three- and Four-Nucleon Scattering (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Sekiguchi
  • 雑誌名: SciPost Physics Proceedings 巻: 3 ページ: 029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of 3He analyzing power for p-3He scattering using the polarized 3He target (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Watanabe, S. Nakai, K. Sekiguchi, T. Akieda, D. Etoh, M. Inoue, Y. Inoue, K. Kawahara, H. Kon, K. Miki, T. Mukai, D. Sakai, S. Shibuya, Y. Shiokawa, T. Taguchi, H. Umetsu, Y. Utsuki, Y. Wada, M. Watanabe, M. Itoh, T. Ino, T. Wakui etal.
  • 雑誌名: SciPost Physics Proceedings 巻: 3 ページ: 020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement for p-3He elastic scattering with a 65 MeV polarized proton beam (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Nakai, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, S. Shibuya, M. Watanabe, K. Kawahara, D. Sakai, Y. Wada, H. Umetsu, M. Itoh, K. Hatanaka, A. Tamii, N. Kobayashi, A. Inoue, S. Nakamura, T. Wakasa, S. Mitsumoto, H. Ohshiro, S. Goto, Y. Maeda and H. Sakai
  • 雑誌名: SciPost Physics Proceedings 巻: 3 ページ: 019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of spin correlation coefficients in p-3He scattering at 65 MeV (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Inoue, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, S. Nakai, S. Shibuya, D. Sakai, Y. Utsuki, H. Umetsu, K. Hatanaka, H. Kanda, H. J. Ong, T. Wakasa, S. Goto, S. Mitsumoto, D. Inomoto, H. Kasahara, T. Ino, H. Sakai, Y. Maeda, K. Nonaka, T. Wakui, and M. Itoh
  • 雑誌名: SciPost Physics Proceedings 巻: 3 ページ: 004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of 3He analyzing power for p-3He elastic scattering at 70 MeV (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Watanabe, K. Sekiguchi, T. Akieda, D. Etoh, Y. Inoue, K. Kawahara, H. Kon, K. Miki, T. Mukai, S. Nakai, D. Sakai, S. Shibuya, Y. Shiokawa, T. Taguchi, Y. Wada, M. Watanabe, M. Itoh, T. Ino, and T. Wakui
  • 雑誌名: Springer Proceedings in Physics 巻: 238 ページ: 483-488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement for p-3He elastic scattering with a 65 MeV polarized proton beam (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Nakai, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, T. Mukai, S. Shibuya, M. Watanabe, K. Kawahara, D.Sakai, Y. Wada, M. Ito, K. Hatanaka, A. Tamii, H. J. Ong, N. Kobayashi, A. Inoue, S. Nakamura, T. Wakasa, S. Mitsumoto, H. Ohshiro, S. Goto, Y. Maeda, H. Sakai
  • 雑誌名: Springer Proceedings in Physics 巻: 238 ページ: 513-516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental approach to three-nucleon forces via three- and four-nucleon scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Sekiguchi
  • 雑誌名: Few-Body Systems 巻: 60 ページ: 56:1-5
  • 査読あり
• [学会発表] Three-Nucleon Force Effects in Few-Nucleon Scattering (2020)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Sekiguchi
  • 学会等名: International symposium on clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
  • 国際学会
• [学会発表] Three-nucleon force effects in three- and four-nucleon scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Sekiguchi
  • 学会等名: the 14th Asia Pacific Physics Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exploring Three-Nucleon Forces via Three- and Four- Nucleon Scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Sekiguchi
  • 学会等名: the 24th European Few Body Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Measurement of 3He analyzing power for p-3He scattering using the polarized 3He target (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Watanabe, S. Nakai, K. Sekiguchi, T. Akieda, D. Etoh, M. Inoue, Y. Inoue, K. Kawahara, H. Kon, K. Miki, T. Mukai, D. Sakai, S. Shibuya, Y. Shiokawa, T. Taguchi, H. Umetsu, Y. Utsuki, Y. Wada,M. Watanabe, M. Itoh, T. Ino, T. Wakui etal.
  • 学会等名: the 24th European Few Body Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement for p-3He elastic scattering with a 65 MeV polarized proton beam (2019)
  • 著者名/発表者名: S. Nakai, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, S. Shibuya, M. Watanabe, K. Kawahara, D. Sakai, Y. Wada, H. Umetsu, M. Itoh, K. Hatanaka, A. Tamii, N. Kobayashi, A. Inoue, S. Nakamura, T. Wakasa, S. Mitsumoto, H. Ohshiro, S. Goto, Y. Maeda and H. Sakai
  • 学会等名: the 24th European Few Body Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Measurement of spin correlation coefficients in p-3He scattering at 65 MeV (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Inoue, K. Sekiguchi, K. Miki, A. Watanabe, S. Nakai, S. Shibuya, D. Sakai, Y. Utsuki, H. Umetsu, K. Hatanaka, H. Kanda, H. J. Ong, T. Wakasa, S. Goto, S. Mitsumoto, D. Inomoto, H. Kasahara, T. Ino, H. Sakai, Y. Maeda, K. Nonaka, T. Wakui, and M. Itoh
  • 学会等名: the 24th European Few Body Conference
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] International Workshop on New aspects of few-nucleon systems and related topics (2019)