ハイパー核ガンマ線分光に特化した中性パイオンスペクトロメータ開発

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24740138
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鵜養 美冬 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30420053)
• キーワード: ハイパー核 / ガンマ線分光

研究概要

当該研究は、J-PARCハドロン実験施設K中間子ビームライン(K1.8/1.1)において、ハイパー核ガンマ線分光用の生成反応として、(K-,π0)反応をタグするためのπ0スペクトロメーター開発を目的としている。(K-,π0)反応では、これまでのガンマ線分光実験で用いられている、(K-,π-)反応で生成することのできるハイパー核と鏡像核を生成することが可能となり、荷電対称性の検証を行うことができる。特に、4ΛH, 4ΛHeは、第一励起状態の励起エネルギーに現在大きな家電対称性の破れを示す実験データが存在しているため、高統計で再検証を行うことが重要である。当該年度に、まず液体ヘリウム標的を用いた(K-,π-)反応による4ΛHeハイパー核ガンマ線分光実験の準備を行った。2013年5月に実際の実験条件下において行った、コミッショニングビームタイムで、π-スペクトロメーター系のコミッショニングを完了することができた。また、K-ビームのπ-π0崩壊識別用カウンターSP0を用いて、(K-,π0)反応実験の疑似的なトリガーとなる機構を構築した。
また、シャワーカウンター用の読み出しとしてMPPCのテストを開始した。大面積のMPPCが利用可能になり、よりコンパクトな設計が可能となっている。MPPCは室温中でのシングルレートが非常に高い(~MHz)ため、ペルチェを用いた冷却と結露防止の機能をそなえた機構のテストを行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当該研究の目標の、4He(K-,p0)反応の鏡像反応である、4He(K-,pi-) 反応を用いた4ΛHe ハイパー核のγ線分光実験を行い、パラサイト実験として鉛とシンチレーター積層構造のシャワーカウンターを用いて、疑似(K-,p0)反応トリガーを組み、トリガーレートを見積もる予定であったが、２０１３年５月のハドロンホール事故によりデータ取得ができなくなった。準備はすべて完了していたため、２０１４年度内に予定されているJ-PARCビーム利用再開直後からデータを取得可能な状態である。

今後の研究の推進方策

2013年度より引き続き、鉛ガラスシャワーカウンター用のMPPC読み出しシステムの構築を行う。東北大学電子光理学研究センター(ELPH)では、エネルギーの標識化されたガンマ線ビームを供給することができるため、性能評価を行うことができる。ビーム利用申請を行い、テスト実験を行う。また、2015年1月から、J-PARC ハドロンホールにおいて(K-,π-)反応による4ΛHeガンマ線分光実験が行われる予定である。25年度に取得できなかった、K-ビームのπ-π0崩壊識別用カウンターSP0を用いて、(K-,π0)反応実験の疑似的なトリガーを用いて、トリガーレートを見積もる。実験終了後にデータを解析し、検出器のデザインを行う。また、4ΛHのガンマ線分光実験を計画し、現実的な収量、センシティビティーの見積もりを行う。

次年度の研究費の使用計画

J-PARC ハドロンホール事故により、実験が延期となったため当該研究にかかわるテスト実験をおこなうことができなかったため。
2014年度に、J-PARCハドロンホールへのビームが再開予定であるため、そのための準備に平成２６年度請求額とあわわせて使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Search for 6-Lambda-H hypernucleus by the 6-Li(p-,K+) reaction at ppi=1.2 GeV/c (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sugimura, M. Angello, J. K. Ahn, S. Ajimura, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, H.C. Bhang, N. Chiga, M. Endo, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, H. Fujioka, T. Fukuda, S. Hasegawa, S. Hayagawa, R. Honda, K. Hosomi, S. H. Hwang, Y. Ichikawa, et al.
  • 雑誌名: Physics Letter B 巻: 729 ページ: 39-44
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.12.062
  • 査読あり
• [雑誌論文] High precision gamma-ray spectroscopy of 4-Lambda-He and 19-Lambda-F at J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: S. B. Yang, M. Angello, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, E. Botta, N. Chiga, H. Ekawa, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, T. Haruyama, S. Hasegawa, S. Hayakawa, R. Honda, K. Hosomi, S. H. Hwang, Y. Ichikawa, Y. Igarashi, et al
  • 雑誌名: JPS conference proceedings 巻: 1 ページ: 013076 1-5
  • DOI: 10.7566/JPSCP.1.013076
• [雑誌論文] Study on 6-Lambda-H hypernucleus by the (pi-,K+) reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sugimura, M. Angello, J. K. Ahn, S. Ajimura, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, H.C. Bhang, N. Chiga, M. Endo, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, H. Fujioka, T. Fukuda, S. Hasegawa, S. Hayagawa, R. Honda, K. Hosomi, S. H. Hwang, Y. Ichikawa, et al.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 66 ページ: 09017 1-4
  • DOI: 10.1051/epjconf/20146609017
• [雑誌論文] Gamma-ray spectroscopy of 12-Lambda-C via the (pi+,K+) reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hosomi, S. Ajimura, K. Aoki, M. Dairaku, Y. Y. Fu, H. Fujioka, T. Fukuda, K. Futatsukawa, W. Imoto, Y. Kakiguchi, M. Kawai, S. Kinoshita, T. Koike, Y. Ma, N. Maruyama, M. Mimori, S. Minami, Y. Miura, K. Miwa, Y. Miyagi, et al.
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 巻: 914 ページ: 184-188
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2013.04.007
• [雑誌論文] Gamma-ray spectroscopy of hypernuclei ― present and future (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Tamura, K. Hosomi, S. Bufalino, N. Chiga, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, R. Honda, T. Koike, Y. Ma, K. Miwa, A. Sasaki, Y. Sasaki, K. Shirotori, K. Tanida, Z. Tsamalaidze, M. Ukai, T. O. Yamamot, S. B. Yang
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 巻: 914 ページ: 99-108
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2013.03.014
• [学会発表] Prospect of A=4 hypernculear spectroscopy with Hyperball-J (2014)
  • 著者名/発表者名: Mifuyu Ukai
  • 学会等名: 3rd Korea-Japan on Nuclear and Hadron Physics at J-PARC
  • 発表場所: Inha University, 仁川, 韓国
  • 年月日: 20140320-20140321
• [学会発表] Study of the Lambda g-factor in hypernuclei via the gamma-ray spectroscopy at J-PARC (2013)
  • 著者名/発表者名: Mifuyu Ukai
  • 学会等名: Hadron in Nucleus
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 20131031-20131102