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2021 年度 実績報告書

K中間子ビームを用いた軽いハイパー核の寿命測定

公募研究

研究領域量子クラスターで読み解く物質の階層構造
研究課題/領域番号 21H00129
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

橋本 直  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (20732952)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードハイパー核 / ハイパートライトン / J-PARC
研究実績の概要

本研究では ハイパートライトン(陽子、中性子、Λ粒子1つずつの束縛状態) 及びハイパー四重水素(陽子1つ、中性子2 つ、Λ粒子1つの束縛状態) をK-中間子ビームをヘリウム3/4標的に照射することで生成し、その崩壊時間から寿命を高精度で決定することを目指す。特にハイパートライトンはΛN相互作用のベンチマークとなる状態であるが近年の重イオン実験で報告されている寿命と束縛エネルギーのデータを統一的に理解することができていない。我々はK中間子ビームを用いた新しい手法で高精度のデータを提供することでストレンジネスを含むバリオン間力の理解に貢献する。
我々は2020年度にヘリウム4標的にK-ビームを照射し、新たに設置した前方の電磁カロリメータにより高エネルギーガンマ線を検出することでハイパー核の生成をを効率的にタグすることができることを実証した。2021年度はこのデータ解析を進めハイパー四重水素の寿命の導出に成功した。さらに、2021年6月には液体ヘリウム3を標的として短期間のデータ取得し、より生成断面積の小さいハイパートライトンの生成を確認することに成功した。ハイパートライトンの寿命測定には5倍以上のビーム照射量が必要であり、この本実験に向けた実験装置の最適化の検討を進めた。特に、標的最近傍に反応点検出器を導入することがバックグラウンド低減に有効であることがわかったため螺旋状のプラスチックシンチレーションファイバーを用いた検出器の開発を進めた。

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

ハイパートライトンの寿命測定に向けて予定通り実験原理検証と実験準備を完了することができ、ビームタイムの配分を待つばかりである。

今後の研究の推進方策

2023年夏前に予定されている他の実験のビームタイムで新規導入した検出器のビーム試験を行う。その上で、2023年度後半以降に想定される物理ランでハイパートライトン寿命測定データを取得し、ハイパートライントンの寿命を決定する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] 中国科学院近代物理研究所(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院近代物理研究所
  • [国際共同研究] イタリア国立核物理学研究所(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      イタリア国立核物理学研究所
  • [雑誌論文] Status of J-PARC E73 experiment: first direct Hypertriton lifetime measurement with 3He(K-, π0) 3ΛH reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Akaishi T, Ma Y, Hashimoto T, et al.
    • 雑誌名

      Suplemento de la Revista Mexicana de Fisica

      巻: 3 ページ: 0308120

    • DOI

      10.31349/SuplRevMexFis.3.0308120

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Experimental status toward the direct lifetime measurement of Hypertriton using the (K-, pi0) reaction at J-PARC2022

    • 著者名/発表者名
      Akaishi T, Hashimoto T, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of Science (PANIC2021)

      巻: 380 ページ: 214

    • DOI

      10.22323/1.380.0214

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 4He標的へのK-ビーム照射によるK-ppn束縛状態探索2022

    • 著者名/発表者名
      橋本直
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
  • [学会発表] K中間子ビームを用いたハイパートライトンの直接寿命測定2022

    • 著者名/発表者名
      赤石貴也
    • 学会等名
      J-PARCハドロン研究会 2022
  • [学会発表] Towards solving the hypertriton lifetime puzzle with direct lifetime measurement: Update from J-PARC E73 experiment2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Ma
    • 学会等名
      19th International Conference on Hadron Spectroscopy and Structure (HADRON2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental status toward the direct lifetime measurement of hypertriton using the (K-, π0) reaction at J-PARC2021

    • 著者名/発表者名
      T. Akaishi
    • 学会等名
      22nd Particles and Nuclei International Conference (PANIC2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] K中間子ビームを用いたハイパートライトンの寿命測定の現状2021

    • 著者名/発表者名
      赤石貴也
    • 学会等名
      ストレンジネス核物理の将来を考える研究会
  • [学会発表] K中間子ビームを用いた軽いハイパー核の寿命測定2021

    • 著者名/発表者名
      橋本直
    • 学会等名
      第6回クラスター階層領域研究会
  • [学会発表] K-ビームを用いたハイパートライトンの寿命直接測定の現状(2)2021

    • 著者名/発表者名
      赤石貴也
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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