| 研究課題/領域番号 |
18H01237
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
橋本 直 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, 任期付研究員 (20732952)
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| 研究分担者 |
佐久間 史典 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (10455347)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | J-PARC / K中間子原子 / X線分光 / KbarN相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではK中間子重水素原子X線分光によって1s準位の強い相互作用シフト及び幅を世界で初めて測定することにより、閾値での反K中間子-核子間相互作用におけるアイソスピン0と1の複素散乱長を独立に決定することを目指す。K中間子重水素原子の2p->1s遷移X線収量は極端に少なく、原子核吸収による線幅も広いことが予想されているため従来の実験では測定出来ていない。本研究ではJ-PARCの大強度ビームと大立体角のシリコンドリフトX線検出器(SDD)アレイを用い、更には標的を囲む円筒型検出器群を利用して大幅な背景事象の低減を行うことで世界初の測定を実現する。
平成30年度においてはまず、6月にデータ取得を行ったK中間子ヘリウムX線分光実験においてメインの超伝導X線検出器に加えて本研究に使用するSDDを4ユニット設置して、本実験の環境に近い状況で検出器試験を行い、問題なく動作することを確認した。
その後本実験用の検出器セットアップを進めた。低温高圧(30K,0.35Mpa)の気体標的システムについては(重)水素使用のための安全対策を含めた開発を完了させた。その上で半数程度のSDD(全48ユニット中24ユニット以上)を標的真空槽中にインストールし、動作を確立する。また、円筒型検出器についてはデータ取得システムのの改良を行いFPGAベースのTDCモジュールを導入した。それに伴いオンラインオフラインのデータ取得・解析ソフトウェアの更新も行った。
2019年3月には約1週間のビームタイムを得て、検出器群の調整およびK中間子水素原子X線データの取得を行った。これはK中間子重水素X線の測定に先立ってバックグラウンドの確認のために重要なデータである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初計画通りK中間子ヘリウムX線分光及びK中間子水素分光実験の2つのビームタイムを順調にこなすことができている。K中間子重水素の測定に向けても今の所準備が順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度においてはまず、K中間子重水素の測定に先立ってテスト実験として行ったK中間子水素のX線測定のデータ解析を進める。特にシリコンドリフトX線検出器(SDD)のマルチピクセル解析や円筒型飛跡検出器を利用したバックグラウンド低減の解析手法の開発を行う。暫定的な解析結果を元にK中間子重水素実験でのビームタイム要求を7月に予定されているJ-PARCの実験審査会で行う。
夏以降、K中間子重水素測定に向けた検出器群の構築・調整を行う。特にメインのX線検出器については小型冷凍機を用いたテストシステムを構築することによって温度依存性の測定等を可能とし、使用する全48ユニット384チャンネルの検出器の性能評価を系統的に行う。SDD用の信号増幅およびトリガー回路にも改良を加え、データ取得効率を向上させる。
K中間子重水素実験のビームタイムは早ければ2020年3月にも開始する予定であり、2020年初頭に実験準備が完了することを目指す。
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