| 研究課題/領域番号 |
17K05469
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
松田 達郎 宮崎大学, 工学部, 教授 (20253817)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | エキゾチック中間子 / 中間子分光学 / B中間子崩壊 / 部分波解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は軽クォークエキゾチック中間子を、KEK・Belle実験において収集されたB中間子崩壊データを用いて探索することを目的とする。今年度は以下の点について研究を進めた。
一般に共鳴状態として生成された中間子は直ちに複数のより安定な粒子へ崩壊する。従って共鳴状態を確認するために、検出粒子を再構成することによって共鳴状態を探索する。しかし軽クォーク中間子生成反応では、同一終状態に近接する共鳴反応や非共鳴的反応が多数生成され、これらが量子力学的に干渉したものが観測される。そこで部分波解析を行い、部分波を調べ、同時に非共鳴散乱の寄与も解析に繰り入れる必要があるが、非共鳴散乱の機構は理論に依存する。そこでハドロン2017国際会議等に参加し、π中間子ビームによる回折散乱の解析を行っているCOMPASS実験およびジェファーソン研究所メンバーと情報収集および交換を行い、非共鳴散乱としてDeck効果型の機構が有望であることを確認できた。
さらにB中間子崩壊データの解析において、D*中間子と3π中間子崩壊する場合の不変質量分布に対するフィッティング法についての研究を進めた。B中間子崩壊から連鎖的に生成される中間子共鳴状態の場合、不変質量分布は親粒子および娘粒子の質量がエネルギー上限値あるいは下限値となり、崩壊粒子の運動学的位相空間が制限され歪められる。このような場合の不変質量分布へのフィッティングでは、位相空間の歪みをシミュレーションによって求めて、補正する必要がある。今回新たに実験データ入力変数を3変数としたフィッテイングプログラムを作成し、あらかじめ答えが分かっているイベントシミュレーションデータを用いて比較し、共鳴幅が小さい場合は入力値と解析で得られた値とのずれは小さく、大きい場合はフィッティング関数の選択に結果が大きく依存し、この影響を系統誤差として考慮する必要があることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は、生成過程が本研究とは異なるπ中間子ビームの回折散乱によるηπ生成実験の結果、さらにB中間子崩壊からD*中間子と3π中間子崩壊の解析から着想を得て計画した。そのため、回折散乱による中間子生成過程の研究は本研究と大きく関係し、また本研究の成果も回折散乱の研究に影響を与えるものである。回折散乱による中間子生成過程の研究ではCOMPASS実験として最初の解析の報告をした後、さらに米国ジェファーソン研究所の理論家を加えた解析的研究へと発展し、最近2番目の報告が最近なされた。そこで、これらの情報収集および情報交換を本年度に行った。
また、B中間子崩壊からD*中間子と3π中間子崩壊の解析では、幅の広い3π共鳴状態に相当する分布が不変質量分布に観測されているものの、イベントシミュレーションデータを用いた解析研究では、入力値とした共鳴値および幅と、解析によって得られたこれらの値が解析精度の誤差以上にずれた値となるという問題が浮上してきた。この問題は、本研究における解析の信頼性とも関連する。そこでこの原因を明らかにするため、様々なシミュレーションデータを用いて検討を行ったところ、共鳴状態へのフィッティングに用いるブライト・ウィグナー関数の形に非常に敏感なことが明らかとなった。この結果、解析を進める上での問題の由来が解明され、研究を前進させる基盤を築くことができた。
これらのことをいわば先行して行ったために、当初の年度計画としたイベントの再構成プログラムの構築に遅れが出たが、一方でB中間子崩壊からの中間子共鳴の解析についての注意すべき点が明瞭となり、さらに入力変数を3変数としたフィッティングプログラムを作成できたことは、次の段階となる部分波解析プログラムに繋がる前進と言える。
以上より、進捗状況をやや遅れているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策として、B中間子崩壊からD*中間子とηπ中間子崩壊の解析プログラムの構築により集中する。昨年度の研究によってイベントシミュレーションコードおよびイベント解析プログラムについての理解がさらに進み、解析プログラム構築についての設計図はできている。今後の研究の問題は時間と議論である。そこで解析の体制として、共同研究者に宮崎大学の特別協力研究員として参加してもらい、議論を活性化することによって解析の速度を上げる。
また、H30年度以降に進める予定であったB中間子崩壊からD*中間子と3π中間子崩壊に関する研究については、H29年度にある程度前倒しで進めることができたので、この研究時間をηπ中間子崩壊に関する研究の時間に振り分ける。
また、部分波解析に関する国際会議などに参加し、刺激を受けることでさらに研究を進展させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
スペインで開催されたハドロン2017国際会議への渡航費用について、別科研費によってヨーロッパ出張に続いて参加することができたため、一部節約することができた。
節約した使用額については、新たに宮崎大学特別協力研究員が使用するラップトップコンピューターの購入費用および旅費に手当する。
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