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2023 年度 実績報告書

高アイソスピン状態の 6 クォーク粒子ダイバリオンの研究

研究課題

研究課題/領域番号 22H00124
研究機関大阪大学

研究代表者

石川 貴嗣  大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (40400220)

研究分担者 白鳥 昂太郎  大阪大学, 核物理研究センター, 助教 (70610294)
冨田 夏希  京都大学, 理学研究科, 特定助教 (80894592)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワードダイバリオン / ハドロン間相互作用 / ハドロン内部構造
研究実績の概要

本研究の目的は、ドイツCOSYで発見されたスピン3、アイソスピン0の6つのクォークからなるd*(2380)ダイバリオンとスピン・アイソスピン鏡映状態をJ-PARCのπ20ビームラインの陽子・陽子衝突反応で観測し、その質量からダイバリオンの内部自由度が何かを特定することにある。本研究では、飛跡検出器の細分化と多層化、および立体角の向上のため、多終状態粒子の軌跡を分離する多層FT、上下方向のRPC、前方のプラスチックシンチレータのホドスコープ(FH)の3 つの検出器群を開発・建設する。RPCについては、製作した1.8 m長の試作機に対してSPring-8のLEPS2ビームラインおよびJ-PARCのK1.8BRビームラインにおいてビーム照射試験を行った。検出効率の位置依存性が見られ、高電圧の印可位置からの距離に応じて性能が悪化することが分かった。その原因は、高圧電極の抵抗率が高すぎたため、高電圧印可位置からの距離に伴って充分電圧がかからなくなったためであった。そこで代替品として、これまで使用していたカーボンを用いない、銅のパッドとチップ抵抗を用いた新型高圧電極の試験を行い、基礎性能が出ていることを確認した。FTについては、SPring-8のLEPS2ビームラインでビーム照射試験を行った。求めた飛跡とファイバーとの距離(残差)から位置分解能と検出器製作時のファイバーのずれを評価した。ずれに関しては、解析の手法の違いで50 um程度のずれの違いを生じていたので、この解析の手法を検討中である。またファイバー検出器読み出し用モジュールのCIRSAMAEの製作を行い、全数問題なく動作することを確認した。

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

FTの開発に関しては、SPring-8のLEPS2ビームラインでビーム照射試験を行った。求めた飛跡とファイバーとの距離(残差)から位置分解能と検出器製作時のファイバーのずれを評価した。ずれに関しては、解析の手法の違いで50 um程度のずれの違いを生じていたので、この解析の手法を検討中である。またファイバー検出器読み出し用モジュールのCIRSAMAEの製作を行い、全数問題なく動作することを確認した。RPCの開発に関しては、プロトタイプのビーム試験を行い、高電圧印可位置の近くでは目標性能が出ていることを確認した。しかしながら高圧電極からの距離に応じた性能の位置依存性が見られたため、高圧電極の代替品の試験が必要となった。

今後の研究の推進方策

FTの開発に関してはCIRASAMEを実機ファイバー検出器を組み合わせた試験の実施を実施し、飛跡検出の性能評価 (位置分解能や位置のずれの系統的評価)を行う。RPCの開発に関しては、高圧電極の代替品の試験を行う。銅パッドを用いた電極の他、ナノカーボン分散系、ポリチオフェン系、フッ素樹脂系などの導電性ポリマーを使った電極を試験する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] First measurement of differential cross sections and photon beam asymmetries for photoproduction of the f0(980) meson decaying into π0π0 at Eγ<2.4 GeV2023

    • 著者名/発表者名
      N. Muramatsu, T. Ishikawa et al.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 ページ: L042201-1,5

    • DOI

      10.1103/physrevc.107.l042201

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of an 1-m long prototype TOF-RPC for the J-PARC π20 beam line2023

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Tomida, Kotaro Shirotori et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1056 ページ: 168581~168581

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168581

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a precise time and position resolution TOF-tracker MRPC for the π20 beam line at J-PARC2023

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Uda, Natsuki Tomida, Kotaro Shirotori et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 1056 ページ: 168580~168580

    • DOI

      10.1016/j.nima.2023.168580

    • 査読あり
  • [学会発表] Study of nucleon structure at J-PARC2024

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Tomida
    • 学会等名
      Forth International Workshop on the Extension Project for the J-PARC Hadron Experimental Facility (HEF-ex)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of 3D nucleon structure at the J-PARC π20 beamline2023

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Tomida
    • 学会等名
      the 2023 Fall Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and Physical Society of Japan (HAWAII2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spectroscopy of charmed baryons using hadron beam at J-PARC2023

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Shirotori
    • 学会等名
      the 2023 Fall Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and Physical Society of Japan (HAWAII2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Search for hidden-strangeness pentaquark states near phi p threshold2023

    • 著者名/発表者名
      Sun-Young Ryu
    • 学会等名
      the 2023 Fall Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and Physical Society of Japan (HAWAII2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the nucleon structure using hadron beam at J-PARC2023

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Tomida
    • 学会等名
      International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon (MENU2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] J-PARC における重力形状因子の実験の展望2023

    • 著者名/発表者名
      冨田夏希
    • 学会等名
      第20回高エネルギーQCD ・核子構造勉強会
    • 国際学会
  • [学会発表] PIRPC TOF and muon tracker RPC construction for the J PARC π20 beam line2023

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Tomida
    • 学会等名
      2023 Joint Workshop of TYL/FJPPL and FKPPL
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARC π20 ビームラインで用いる新電極構造のMulti-gap Resistive Plate Chamber の開発2023

    • 著者名/発表者名
      小池諒太郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 国際学会
  • [学会発表] J-PARCにおけるチャームバリオン分光実験で用いる飛行時間測定用大型Resistive Plate Chamberの性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      林双葉
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
  • [学会発表] J-PARC π20ビームラインで用いるミューオン飛行時間・飛跡同時測定用Multi-gap Resistive Plate Chamberの開発2023

    • 著者名/発表者名
      宇田隆佑
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
  • [学会発表] Development of a Multi-gap Resistive Plate Chamber with a New Structure for High Voltage Electrodes2023

    • 著者名/発表者名
      小池諒太郎
    • 学会等名
      International school for Strangeness Nuclear Physics 2023
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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