| 研究課題/領域番号 |
21H01110
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
與曽井 優 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (80183995)
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| 研究分担者 |
堀田 智明 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (30332745)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 光ー原子核反応 / ハイペロン励起状態 / 核媒質効果 / LEPS2スペクトロメータ / 中性子TOF検出器 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、SPring-8のレーザー電子光ビームライン（LEPS2）における大強度のGeV光子ビームを用いて、光－原子核反応により原子核中にΣ(1385)やΛ(1405)、Λ(1520)といったハイペロン励起状態を生成させ、既設の大立体角スペクトロメータに新たに前方中性子検出器を加えて生成と崩壊に関与する粒子を捉え、測定された質量スペクトルを自由空間での質量や崩壊幅と比較して質量獲得機構やハイペロン励起状態と核子との相互作用を調べることを目的とする。
令和３年度は本研究課題の遂行に必要な中性子飛行時間（TOF）検出器アレイの完成を目標として開発を進めた。中性子TOF検出器アレイは、多数のプラスチックシンチレータから成る厚さ15 cm で380 cm×180 cm の領域を覆うホドスコープ（48セグメント）であり、本体部分はLEPS2用に米国ブルックヘブン国立研究所より大型のソレノイド電磁石を移設する際に同時に移譲されたE949検出器のレンジスタック部分を組み直して既に構築していた。本年度は光電子増倍管（PMT）を各シンチレータに取り付けてハードウエア部分を完成させ、PMT用の高圧電源と、VME-CPU、及び96チャネル分のADC、TDCなどの読出し回路を購入し、更に全チャネル分の電源・信号ケーブルの配線を行い、最終的にLEPS2データ収集システムを用いたテストデータの取得に成功した。
また、PMT取り付け後、読出し回路が納入されるまでの期間を利用し、LEPS2ソレノイド・スペクトロメータのコミッショニング実験と並行して、いくつかのシンチレータに対する単体性能試験を行い、時間分解能や位置分解能等の評価を行い、その成果がLEPS2グループの東北大学の学生の修士論文としてまとめられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の研究実施計画の主要部分は、「レンジカウンターに付属の光電子増倍管（PMT）を各シンチレータに取り付け、PMT用の高圧電源と、VME-CPU、及び96チャネル分のADC、TDCなどの読出し回路を購入して早期にソレノイド・スペクトロメータと合わせてデータ収集ができるようにする」であり、研究実績の概要で述べたように、ほぼこの計画に沿って研究が進んでいる。
一方、ソレノイド・スペクトロメータに関しても、建設はほぼ完了し、液体水素・重水素標的を用いた実験を遂行して物理実験に向けたテストデータを取得し、各検出器の較正が進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進に関しては特に当初計画からの変更はない。先ず、R3年度に完成した中性子飛行時間（TOF）検出器アレイの各シンチレータからの信号波高を最適化するように供給電圧を決定した後、ソレノイド・スペクトロメータの検出器群と同時にLEPS2データ収集システムを用いた実験のデータを取得し、特に液体水素標的からのパイオン光生成反応等の運動学条件を利用して中性子TOF検出器の較正を行う。更に、液体重水素標的を用いた実験を遂行し前方中性子放出を伴うハイペロン励起状態の測定を行って自由空間での各状態の質量スペクトルを導出する。その後、標的の変更時期はLEPS2実験の主目標であるエキゾチック・ハドロン粒子の研究を中心とする物理実験の進捗状況にも依るが、標的を原子核標的に変更し、本研究課題の主目的である核媒質中でのハイペロン励起状態のスペクトルの測定を目指す。
尚、本研究は研究代表者、研究分担者で密に協力しながら遂行するが、取得したデータ解析のために若手研究者を一人雇用する。本研究の遂行に必要なLEPS2スペクトロメータの運転や長期に渡る実験はLEPS2グループの全面的な協力・支援を受けて実施される。
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