ダブルメソン光生成反応による高励起バリオンの研究

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26400287
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石川 貴嗣 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (40400220)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ハドロン物理 / 光生成 / バリオン共鳴

研究実績の概要

平成 26 年度は、震災前に東北大電子光理学研究センターELPHのFORESTを用いて取得したデータの解析、FORESTの復旧と新たな実験準備、大型放射光施設SPring-8におけるLEPS2実験の立ち上げと遂行を行った。
まず震災前までに取得したFORESTデータの解析を進め、検出器のエネルギー応答や時間応答、および検出効率を水素標的の反応γp→ηp、γp→π0p、γp→π0π0などで調べた。検出器の組み合わせごとにイベント生成量を調べ、検出器のアクセプタンスの理解を深めた。投稿論文を準備できる一歩手前まで持ち込むことができたと言える。
震災後の FOREST 検出器の復旧とアップグレード計画もまた進めた。今後の実験で重要な役割を果たす電荷積分情報をロジック信号の幅に変換するディスクリミネータの開発やFPGAを用いた汎用ロジックモジュールの開発に成功した。これらのモジュールを組み込み、データ収集系を発展的に再構築しているところである。加速器の最終調整を待って平成27年5月より順次、水素標的、重水素標的を用いたコミッショニング実験を開始する予定である。さらに超前方陽子を検出するため、運動量分析用の偏向電磁石とドリフトチェンバー、飛行時間測定用のプラスチックシンチレータホドスコープを本年 8 月に追加導入する。このための準備も順調に進んでいる。これら検出器を追加したアップグレード実験は本年11月に開始する予定である。
大型放射光施設 SPring-8 における BGO 電磁カロリメータを用いた LEPS2 実験は立ち上がり、順調にデータ収集を継続しているところである。高い質量分解能で中性メソンが測定できており、光子ビームのエネルギーとその分解能、および荷電粒子の識別とエネルギー測定分解能を確認しているところである。

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

FORESTデータの解析では、水素標的の各反応で検出器の組み合わせごとに見られるイベント生成量の矛盾を解決してきた。アクセプタンスの理解が進んだことにより、矛盾は存在するもののその大きさはずいぶん小さくなっている。新たなFOREST実験の立ち上げでは、実験遂行に不可欠なモジュールを二種類開発することに成功した。これらのモジュールを組み合わせれば、アップグレード実験に対するデータ収集系の準備ができる。また超前方陽子の検出のために追加すべき偏向電磁石やそれに付随する検出器の手配は順調に進んでいる。本年 5 月からの水素、重水素標的を用いたコミッショニング実験、本年11月から検出器を追加したアップグレード実験を開始する予定である。LEPS2実験については実験の立ち上げに成功したことにより順調なデータ収集が今後も期待できる。できるだけ早く本格的なデータ解析が行えるように較正作業などの手順の確立を模索しているところである。

今後の研究の推進方策

FORESTデータの解析では、さらに水素標的の各反応で検出器の組み合わせごとに見られるイベント生成量の矛盾を解決するようアクセプタンスの理解を進める。系統誤差の評価を行った上でデータを確立し、投稿論文の準備を進める。本年 5 月からの水素、重水素標的を用いたコミッショニング実験で光子ビームのエネルギー標識化装置の較正や震災後に復旧した検出器の各要素の健全性を確かめる。新たに追加する偏向電磁石とそれに付随する検出器については、本年11月に開始するアップグレード実験で性能評価を行う。アップグレード実験ではまずγd→pηn反応の陽子 p を超前方で検出することで、互いに静止したηメソンと中性子を生成し、ηn相互作用の散乱長決定を目指す。

次年度使用額が生じた理由

高分解能マルチヒットTDCモジュールは当初 3 台購入の予定であったが、ユーロ高のため2台しか購入できなかった。これに伴う剰余金である。

次年度使用額の使用計画

5,000円以下の端数であるため、適宜必要な消耗品の購入に充てる。

研究成果

• [雑誌論文] Backward-angle photoproduction of ω and η′ mesons from protons in the photon energy range from 1.5 to 3.0 GeV (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Morino, Y. Nakatsugawa, M. Yosoi, M. Niiyama, D.S. Ahn, J.K. Ahn, S. Ajimura, W.C. Chang, J.Y. Chen, S. Date, H. Fujimura, S. Fukui, K. Hicks, T. Hiraiwa, T. Hotta, S.H. Hwang, K. Imai, T. Ishikawa, Y. Kato, H. Kawai et al.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimetal Physics 巻: 2015 ページ: 013D01 1-11
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu167
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recovery of the NKS2 from the Tohoku earthquake (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kanda, T. Fujii, Y. Fujii, H. Homma, K. Honda, T. Ishikawa, M. Kaneta, Y. Kasai, C. Kimura, J. Kusaka, K. Maeda, S. Nagao, S. N. Nakamura, T. Nishizawa, K. Nochi, K. Ozeki, T. Sasaki, H. Shimizu, K. Tsukada, R. Yagi et al.
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 21-25
• [雑誌論文] Commissioning of the positron beamline after the recovery of the earthquake in FY2013 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Y. Honda, M. Miyabe, T. Muto, I. Nagasawa, K. Nanbu, H. Shimizu, S. Takahashi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 28-32
• [雑誌論文] Commissioning of the photon beamline II after the recovery of the earthquake in FY2013 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Y. Honda, Y. Matsumura, M. Miyabe, M. Muto, H. Shimizu, K. Shiraishi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki, S. Yoneyama
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 33-42
• [雑誌論文] Current status of meson photoproduction experiments with FOREST (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, S. Masumoto, Q. He, R. Hashimoto, Y. Honda, H. Fujimura, J. Kasagi, K. Maeda, M. Miyabe, N. Muramatsu, A. Nakamura, K. Ozawa, H. Shimizu, K. Suzuki, Y. Taniguchi, Y. Tajima, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 43-72
• [雑誌論文] Bose-Einstein correlations between two neutral pions from photoproduction at energies (2014)
  • 著者名/発表者名: Q. He, H. Fujimura, H. Fukasawa, R. Hashimoto, Y. Honda, T. Ishikawa, T. Iwata, S. Kaida, J. Kasagi, A. Kawano, S. Kuwasaki, K. Maeda, S. Masumoto, M. Miyabe, F. Miyahara, K. Mochizuki, N. Muramatsu, A. Nakamura, K. Nawa, S. Ogushi et al.
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 73-118
• [雑誌論文] Kinematical fit for the analysis of the FOREST experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Q. He, Y. Honda, S. Masumoto, M. Miyabe, H. Shimizu, Y. Taniguchi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 119-122
• [雑誌論文] Estimation of a Gaussian width for a partly measured variable (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Q. He, Y. Honda, S. Masumoto, M. Miyabe, N. Muramatsu, H. Shimizu, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 123-125
• [雑誌論文] Measurement of target thickness of liquid H2, D2 with the laser displacement meter (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamazaki, H. Fujimura, T. Ishikawa, M. Miyabe, A. Nakamura, Y. Tsuchikawa
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 126-134
• [雑誌論文] Positron beams for testing detectors at SPring-8/LEPS (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa et al.
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 135-143
• [雑誌論文] Construction of the new large acceptance electro-magnetic spectrometer BGOegg (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Miyabe, Y. Honda, T. Ishikawa, K. Matsuda, Y. Matsumura, N. Muramatsu, A. Nakamura, Q. H. He, H. Shimizu, K. Shiraishi, Y. Taniguchi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 144-150
• [雑誌論文] First beam observation and near future plans at SPring-8 LEPS2 experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Muramatsu, T. Ishikawa, Y. Matsumura, M. Miyabe, H. Shimizu, K. Shiraishi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki, J.K. Ahn, S. Ajimura, W.C. Chang, J.Y. Chen, M.L. Chu, S. Date, J. Goetz, H. Hamano, T. Hashimoto, K. Hicks, T. Hiraiwa et al.
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 151-160
• [雑誌論文] Conceptual design of a data acquisition system for LEPS2 experiments with a BGO calorimeter (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Y. Honda, S. Masumoto, M. Miyabe, N. Muramatsu, K. Ozawa, H. Shimizu, Y. Taniguchi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 161-174
• [雑誌論文] The first observation of the neutral pions at SPring/LEPS2 and developing modules for the upgrade of the data acquisition (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Y. Honda, S. Masumoto, M. Miyabe, N. Muramatsu, K. Ozawa, H. Shimizu, Y. Taniguchi, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 175-182
• [雑誌論文] Pseudoscalar mesons detected with a BGO calorimeter at LEPS2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, Q. He, Y. Honda, S. Masumoto, M. Miyabe, N. Muramatsu, K. Ozawa, H. Shimizu, Y. Tsuchikawa, H. Yamazaki, R. Yamazaki
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 183-193
• [雑誌論文] Development of a new multi-purpose logic module MPLM4 (2014)
  • 著者名/発表者名: I. Nagasawa, T. Ishikawa, H. Hamano, T. Hotta, K. Mizutani, K. Nanbu, K. Takahashi, Y. Tsuchikawa
  • 雑誌名: ELPH annual report 巻: 2011-2013 ページ: 194-200
• [学会発表] メソン光生成反応のための電磁カロリメータ - ELPH/FOREST と LEPS2/BGOegg (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 貴嗣
  • 学会等名: ELPH 研究会 C010 (素粒子・原子核実験における全吸収型カロリメーターの実例と応用)
  • 発表場所: 東北大学電子光理学研究センター
  • 年月日: 2015-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] 電磁カロリメータ FOREST による光生成実験とηメソン原子核探索のためのアップグレード (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 貴嗣
  • 学会等名: ELPH 研究会 C009 (光生成反応によるハドロン間相互作用の研究の進展)
  • 発表場所: 東北大学電子光理学研究センター
  • 年月日: 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Status and Prospects of the LEPS2/BGOegg Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 貴嗣
  • 学会等名: ELPH 研究会 C009 (光生成反応によるハドロン間相互作用の研究の進展)
  • 発表場所: 東北大学電子光理学研究センター
  • 年月日: 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] η' photoproduction on the deuteron at SPring-8/LEPS2 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 貴嗣
  • 学会等名: 滞在型研究会＠JPARC (原子核媒質中のハドロン研究 II)
  • 発表場所: J-PARC
  • 年月日: 2014-10-24
  • 招待講演
• [学会発表] Baryon spectroscopy at ELPH and LEPS2 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 貴嗣
  • 学会等名: One day workshop "Hadron Strucuture and Spectroscopy" in HAWAII2014
  • 発表場所: 米国ハワイ
  • 年月日: 2014-10-07
  • 招待講演