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素粒子であるクォークやグルーオンの相互作用は、強い相互作用の基礎理論である量子色力学（QCD）により記述される。我々にとって馴染みの深い、陽子や中性子は、これらクォークの多体系として表現される。QCDによると、"陽子や中性子"に代表されるバリオンはクォーク３つの束縛状態として、原子核を束縛される力の源であるπ中間子に代表されるメソンは、クォークと反クォークの束縛状態として表現される。さてQCDでは、通常のバリオンやメソン以外に、クォーク5つを構成子とするハドロン（ペンタクォークバリオン）や、クォーク2つと反クォーク2つを持つハドロン（テトラクォークバリオン）、また、通常は強い相互作用の力の媒介粒子として作用するグルーオンを構成要素としてもつハドロン（グルーボールやハイブリッドメソン）など、多種多様なハドロンの世界を予言する。これら通常のメソン、バリオン以外の粒子形態もつハドロンを我々はエキゾチックハドロンと呼ぶ。これまで多くの探索実験が実施されて来たが、その存否の結論は出ていない。しかしながら、最近KEK Belle実験やCERN LHCb実験などにおいて、テトラクォークやペンタクォーク候補などが捉えられたことに伴い、再度エキゾチックハドロンに関する注目が集まっている。
そこで、研究代表者は反陽子ー陽子消滅実験に注目して研究を展開した。古くから、陽子ー反陽子消滅反応ではその中間状態にグルーオンリッチな環境が生成されることが知られており、このグルーオンリッチな中間状態を種としたグルーボールなどエキゾチックハドロン生成などが示唆されて来た。
実験は、大強度陽子加速器施設J-PARCで利用可能な大強度反陽子ビームを使い、終状態がファイ中間子2つとなるような状態の研究を行う。本研究では、新規秘跡検出器の製作、信号見出し回路の調達が完了し、実験がいつでも開始できる状態である。
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