2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Nuclear matter in neutron stars investigated by experiments and astronomical observations |
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| Project/Area Number |
24105003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田村 裕和 東北大学, 理学研究科, 教授 (10192642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪口 篤志 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70205730)
應田 治彦 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (60221818)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 実験核物理 / ストレンジネス / ハイパー核 / ハイペロン核子相互作用 / K中間子原子核 / ハイパー核γ線分光 / 中性子過剰Λハイパー核 / J-PARC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)ΣN散乱実験(E40)に必要な多層ファイバー飛跡検出器CFTとカロリメーターからなる散乱陽子検出器系の開発を進めた。シンチレーションファイバーを円筒形に配置したCFTとBGOシンチレータを用いたカロリメータのプロトタイプを試作し東北大サイクロトロンとJ-PARC K1.1BRラインでテスト実験を行ったところ、十分な性能をもつことが確かめられた。これにより実機の製作が可能となった。またMPPC光検出器の専用読出し回路VME-EASIROCの試作品をテストし量産した。
(2a)Λハイパー核精密分光実験(E13)の第1段階として4ΛHe,19ΛFハイパー核のγ線測定実験にむけて、J-PARC K1.8ラインに設置したγ線検出器Hyperball-Jと磁気スペクトロメータ系検出器の調整を行い、K中間子ビームでこれらのテストを行い、性能を確かめた。
(2b)H24年度にJ-PARC K1.8ラインで実施した6Li(π-,K+)反応による中性子過剰Λハイパー核6ΛHの生成実験（E10-1）のデータ解析を行った。その結果6ΛHは観測されず、生成断面積の厳しい上限値を得た。結果を国際会議等で発表した。E10-1で用いた高計数率ビーム用のシンチレーションファイバー飛跡検出器と半導体飛跡検出器を改良した。
(3)J-PARC K1.8BRラインで行う3He(K-,n)/(K-,p)反応を用いた軽いK中間子核の探索実験の第1段階(E15)および2H(K-,n)反応によるΛ(1405)の生成実験の準備として、大強度ビーム対応用にビーム上のカウンターの細分化等の検出器改良を行い、ビームを用いたテストを行った。
H24年度予算を一部繰越してH25年度に使用したため、H25年度の研究発表の大部分はH24年度の報告書に記載した。本報告書にはH25年度からの繰越予算でH26年に行い発表した論文を記載した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)ΣN散乱実験(E40)については、プロトタイプの性能評価実験のためのビームタイムのスケジュールにより、本予算をH25年度に繰り越すこととなったが、H25年には十分なテスト実験を実施することができ、性能も確かめられ、実機の製作に入ることができた。ファイバー飛跡検出器の専用読出し回路EASIROCの実機開発も順調に進んだ。
(2a)Λハイパー核精密分光実験(E13)では、Hyperball-Jの設置、SKS検出器系の変更、K-ビーム調整、検出器系のビームテスト調整がH25年3月までに予定通り実施できた
(2b)中性子過剰ハイパー核生成実験(E10)では、予定通りBFT、SFT、シリコンストリップ検出器を新設して、ビーム強度を5倍以上強くしてもデータ収集が可能となるという大きな成果があった。限られたビームタイムの中で強いビームが使えるようになったことは大きな進展である。この効果により、希望より短い時間数しか割り当てられなかった6ΛHハイパー核の本実験が成功裏に実施できた。解析も順調に進んだ。予想に反して6ΛHは観測されなかったが、これは中性子過剰ハイパー核を二重荷電交換反応で生成する機構についての再考を必要とする重要な成果であり、理論家との議論が進んでいる。また、GEMを用いた超高計数率飛跡検出器の開発も進んだ。
(3)K中間子核の探索実験(E15)については測定器のビーム強度耐性向上によって本実験が可能となり、E15-1の一部が予定通り実施できた。このビームタイムはH25年度にも継続し、並行して進めたデータ解析の途中結果では、K-pp束縛状態に相当するエネルギーにベ
ントがあり、興味深い結果が得られつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1), (2a), (2b), (3)の4つの実験について、それぞれが順調に進んでおり、特に内容を変更なくこのまま推進すればよいと考える。
ただし、J-PARCでは当初の認められたものより短い時間しかビームタイムが認められない傾向が強まっている。さらに、H25年5月に起きたJ-PARCハドロン施設での放射性物質漏えい事故によって、1年以上のビーム停止が予定されている。そのためE15-1, E13-1, E40の本実験ビームタイムが大きく遅延することとなってしまった。こうした事態に対して、ユーザーとして対処する術はあまりないが、待機中に検出器の改良を可能な限り行い、実験再開後は短いビームタイムでもよいデータが取れるよう努力することとした。また、実験再開までの待機中には、それまでに収集したデータ(E10-1と、E15-1の一部）の解析を徹底的に進めて結果を発表するとともに、検出器開発に関する論文の執筆や学会等での発表も積極的に行い、途切れなく成果が公表できるように努めることとした。
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