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2019 年度 実績報告書

J-PARCにおけるエキゾチック原子の革新的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H02190
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

谷田 聖  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (00360587)

研究分担者 山田 真也  首都大学東京, 理学研究科, 助教 (40612073)
岡田 信二  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 協力研究員 (70391901)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードエキゾチック原子 / 実験核物理 / X線分光
研究実績の概要

K中間子ヘリウム原子X線分光実験(J-PARC E62)は、2018年にJ-PARCハドロン実験施設にて収集した物理データセットに対し、応答関数・エネルギー較正・イベント照合・隣接素子を用いたバックグラウンド低減のスタディ等、詳細な解析を行った。最終スペクトルではHe3標的及びHe4標的のデータについてそれぞれK中間子X線およそ200カウント、エネルギー分解能(FWHM@6 keV)およそ6 eVを達成する見込みである。現在、解析の最終段階で、印刷公表に向けて準備を進めている。

将来実験に向けた硬X線用TESの開発に関しては、共同研究先の米国国立標準技術研究所(NIST)において、試作製作・性能試験を実施した。吸収体には金を採用し、様々なサイズ(有効面積 0.3 ~ 0.6 mm^2 / pixel)・厚さ(0.6 ~ 1.8 μm)の吸収体に対し、分解能評価を行った。結果、比較的小さなサイズの吸収体においては、分解能ΔE(FWHM) < 10 eV @ 17.5 keV (Mo Kα)を達成し、大きなサイズの吸収体においても ΔE(FWHM) < 15 eV @ 17.5 keV という十分な性能が得られた。本試験結果を元に最終デザインを決定し、2021年内の完成を目指し実機製作を進めている。

Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)については、当初2019年度末のビームタイムを予定していたが、J-PARC主リングの磁石故障により前のE40実験がまだ終わっていないことから、遅れている。現在は2020年秋の実施を予定しているが、残念ながら新型コロナウイルスの影響を受けて、さらに遅れが出ることも予想されている。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Seoul National University
  • [国際共同研究] 米国国立標準技術研究所 (NIST)(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      米国国立標準技術研究所 (NIST)
  • [国際共同研究] ルンド大学(スウェーデン)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      ルンド大学
  • [国際共同研究] イタリア国立核物理学研究所(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      イタリア国立核物理学研究所
  • [国際共同研究] シュテファンマイヤー研究所(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      シュテファンマイヤー研究所
  • [雑誌論文] Integration of a TES-based X-ray spectrometer in a kaonic atom experiment2020

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10909-020-02434-1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coevolution of the Technology on Transition-Edge-Sensor Spectrometer and Its Application to Fundamental Science2020

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada et al.
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10909-020-02441-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Waveform Analysis of a 240-Pixel TES Array for X-Rays and Charged Particles Using a Function of Triggering Neighboring Pixels2020

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa et al.
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10909-020-02449-8

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The modern era of light kaonic atom experiments2020

    • 著者名/発表者名
      C. Curceanu et al.
    • 雑誌名

      Rev. Mod. Phys.

      巻: 91 ページ: 025006

    • DOI

      10.1103/RevModPhys.91.025006

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Kaonic Atom Experiments at J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 26 ページ: 023013

    • DOI

      10.7566/JPSCP.26.023013

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 大強度ビーム環境下におけるゲルマニウム検出器読み出しシステムのFPGA回路を用いた高度化2020

    • 著者名/発表者名
      石川勇二
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(名古屋、2020年)
  • [学会発表] Status and plan of E572019

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 学会等名
      Kaon Physics at DAΦNE, J-PARC, and SPring-8
    • 国際学会
  • [学会発表] Kaonic atom experiments at J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 学会等名
      STRANEX: Recent progress and perspectives in STRANge EXotic atoms studies and related topics
    • 国際学会
  • [学会発表] TES-based X-ray spectroscopy of kaonic atoms2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 学会等名
      18th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • 国際学会
  • [学会発表] Kaonic atoms analyses of data for J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hashimoto et al.
    • 学会等名
      Symposium on STrangeMatter: Kaonic Atoms research in Italy and Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Coevolution of the Technology on Transition-Edge-Sensor Spectrometer and Its Application to Fundamental Science2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada et al.
    • 学会等名
      18th International Workshop on Low Temperature Detectors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray spectroscopy of exotic atoms at J-PARC2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tanida
    • 学会等名
      Theia-Strong2020 Workshop 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation status of measurement of X-rays from Ξ atom (J-PARC E03)2019

    • 著者名/発表者名
      M. Kanauchi
    • 学会等名
      International School for Strangeness Nuclear Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Status of X ray spectroscopy of Ξ atom (J PARC E03)2019

    • 著者名/発表者名
      T.O. Yamamoto
    • 学会等名
      Recent progress and perspectives in STRANge EXotic atoms studies and related topics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ξ原子X線測定実験(J-PARC E03)の準備状況2019

    • 著者名/発表者名
      叶内萌香
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(山形、2019年)
  • [学会発表] High-precision X-ray spectroscopy of kaonic atoms with superconducting detector2019

    • 著者名/発表者名
      S. Okada et al.
    • 学会等名
      3rd Jagiellonian Symposium on Fundamental and Applied Subatomic Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Kaonic atom X-ray spectroscopy with superconducting detector2019

    • 著者名/発表者名
      S. Okada et al.
    • 学会等名
      27th International Nuclear Physics Conference (INPC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 多素子超伝導転移端センサーが拓く量子ビームを用いた物理学実験2019

    • 著者名/発表者名
      岡田信二
    • 学会等名
      日本学術振興会超伝導エレクトロニクス146委員会 第15回センシングシステム分科会/第18回通信・情報処理分科会 合同研究会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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