| 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 – 2022-03-31
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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。2020年度は当初計画を延長して実施することとしたが、予期せぬコロナ禍などのためさらに研究が遅れ、本年度は以下の点について研究を進めた。
本研究はKEK・Belle実験によって収集された膨大なB中間子生成データを用いて、B中間子崩壊過程でチャーム中間子と同時に生成される軽クォーク中間子に焦点を当てて研究を進めるという点がユニークな点である。従来、軽クォーク領域におけるエキゾチック中間子探索研究は、ハドロンビームによる回折散乱過程を中心として探索・研究されてきたが、回折散乱過程においては背景事象となるDeck様反応が同時に生じ、共鳴状態の生成の判別に困難が伴うことが知られている。一方、B中間子からの崩壊過程では、散乱過程ではないためDeck様反応は生じず、共鳴状態の生成の有無の判断が容易である。さらにB中間子崩壊を用いる利点として、bクォークとcクォークの大きな質量差を利用できることがある。この質量差によって、広い範囲の質量領域を探索できるという、他の崩壊反応では得られない利点がある。そこで、ハドロン回折散乱実験で有力な軽クォークエキゾチック中間子候補として報告されているηπ共鳴状態を探索すべく、B->D*ηπ反応を選び、同反応の解析プログラムの構築および確認に専念した。同反応および汎用反応のモンテカルロシミュレーションによって生成したデータを、今回開発した解析プログラムによって解析し、十分な精度で目的とする反応が弁別できることを確認した。
さらに、宮崎大学に設置するサーバーのOSを更新し、さらにBelleライブラリーの更新作業も行い、宮崎大学における解析環境の整備も行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
軽クォーク中間子分光学の研究においては、多くの中間子状態が重なって観測されるため、求める共鳴状態事象を含む反応を解析して探索するだけでなく、共鳴状態と背景事象の弁別を明瞭にする必要がある。そこで、共鳴状態と背景事象の弁別を明瞭にするため本研究では（１）部分波解析と呼ばれる解析を行って共鳴事象と背景事象を弁別するという方向と、また（２）背景事象が少ない反応過程を選んで解析をするという二つの解析研究を平行して進めている。
（１）の研究については解析プログラムの開発を進めて行くうちに、統計量の多い精度が高いデータを解析する場合の問題点が明らかとなってきた。すなわち、実験データの精度が高い場合には、解析に用いる理論モデルの精度も高くしなければならないということである。また、部分波解析プログラムの構築には時間を要するが、あらたに理論モデルの検討という問題も生じた。種々の検討により問題解決の方向は見えているが今しばらく時間を要する。
（２）の研究の方向については、解析プログラムの構築は（１）に比べれば容易であり、活発な大学院生の参加を得て今年度に研究をかなり進めることができた。
しかし（１）および（２）の研究においてコロナ禍の影響はそれなりに大きく、遠隔授業の準備や種々の必要な対応などの大学での教育業務などが大きな負荷となり、研究に専念できる時間が制限された。そこで進捗状況の区分を遅れているとした。
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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、進捗状況で述べた（１）および（２）の研究の両者を進めて行く必要があるが、結果をより明らかとしやすい（２）についてまず集中して取り組む。
（２）の解析研究では、昨年度の研究によって、B->D*ηπ反応過程がエキゾチック中間子探索において有望であることが確認でき、また解析プログラムの構築もほぼ完成したので、Belle実験グループでの確認を得て、実データ事象の解析に取り組む。基本的に本年度前半に結論まで行けると考えている。
また、（１）の研究部分波解析プログラムの開発にも時間を要しているが、時間を要したことによって種々の理解が進み、問題点はほぼ把握できたと考えている。（２）の研究の結論を導いたのちに、全力で集中して取り組みたいと考えている。
本年度もコロナ禍による余分の業務の負担や、出張の規制などによる対面での研究打合せの機会が容易に取れないという問題があるが、研究最終年度としての研究の仕上げを行いたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍によって大幅に研究に関わる出張が制限され、また予期せぬ業務として大学における遠隔授業の準備および実施などに時間を費やすこととなり、本年度に多くを執行することができなかった。
次年度の後半にはワクチン接種の実施などによりコロナ禍の影響が少なくなり、必要な研究に関わる出張ができることを期待して出張計画に使用するものとして出張費用を計上する。
さらに研究年度の延長に伴って解析に必要な計算機サーバーの維持、更新も必要となることから、サーバー機の維持、更新費用などに充てるものとする。
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