2015 Fiscal Year Annual Research Report
ハイパー核ガンマ線分光で解明するΛN相互作用の荷電対称性
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15H02079
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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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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 実験核物理 / ハイパー核 / ストレンジネス / ガンマ線分光 / バリオン間相互作用 / 荷電対称性 / 鏡像核 / J-PARC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2015年度前半には、J-PARC K1.8ラインにγ線検出器群Hyperball-Jを設置して、Λハイパー核の荷電対称性の破れの有無を確定するための実験である4ΛHeのγ線分光実験(J-PARC E13)を実施した。その後データ解析を行い、1406±2±2 keV の明確なγ線ピークを発見し、これを4ΛHe(1+->0+)のγ遷移と同定した。この結果は、昔の統計量の少ないデータから言われていた値(1.15 MeV)と大きく異なっていた。鏡像核の4ΛH(1+->0+)遷移エネルギーが1.09±0.02 MeVであることがわかっているので、鏡像核の間でレベル間隔が0.3 MeV異なることがわかった。この結果は、通常核で荷電対称性の破れによる鏡像核のエネルギー差が60keV程度であるという事実と大きく異なる。また、昔のエマルジョンの4ΛH, 4ΛHeの基底状態の束縛エネルギーのデータ、および最近マインツ大で測定された4ΛH基底状態の束縛エネルギーのデータと組み合わせると、基底状態0+に荷電対称性の大きな破れがあるが励起状態1+にはほとんど破れがないことが分かり、Λ核子間の荷電対称性の破れがスピンに依存することが明らかになった。これらの結果は、この大きな荷電対称性の破れの起源を解明する上で重要な情報となる。この結果は、東北大・KEK・JAEA・J-PARC共同でプレス発表し、PRLに論文発表、いくつかの国際会議等で報告した。
一方の4ΛH(1+->0+)のγ遷移エネルギーをHyperball-J検出器によって高精度で測る実験を検討・デザインし、J-PARC PACに実験提案を行った。この際、上記の結果を受けて、当初の方法から実験方法を見直し、ヘリウムでなくリチウム標的を用いて4ΛHの励起状態を生成することにした。必要となるエアロゲル検出器を製作し、テストを行って良好な結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
4ΛHeのガンマ線分光実験は、当初の予定通り行われ、分解能・統計量ともに質の高いデータが得られた。観測されたガンマ線から、Λ核子間にきわめて大きな荷電対称性の破れがあることが確定したが、これは我々も予想外の結果であり、世界の理論家に驚きを与えるとともに、理論・実験両面での研究を加速させた。また、今後行う4ΛHのガンマ線分光実験については、実験方法を見直したことで、当初の見積もりよりもハイパー核の生成量が増えてエネルギーの測定精度が上がると期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
・今後も検出器の準備を着実に進める必要がある。実験準備を進める人材として、今後は研究者（任期付助教）を雇用することも検討する。
・この実験を行うJ-PARC K1.1ビームラインは、KEKの予算不足のため整備が遅れる可能性も出てきたため、我々は実験準備を着実に進めてKEKにビームラインの早期整備を要求するつもりである。
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[Journal Article] Observation of Spin-Dependent Charge Symmetry Breaking in ΛN Interaction: Gamma-Ray Spectroscopy of 4ΛHe2015
Author(s)
T.O. Yamamoto, M. Agnello, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, E. Botta, N. Chiga, H. Ekawa, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, M. Fujita, T. Gogami, S. Hasegawa, S.H. Hayakawa, T. Hayakawa, R. Honda, K. Hosomi, ... T. Koike, ... H. Tamura, ... M. Ukai et al.
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 115
Pages: 222501 (1-5)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Study of ΛN Interaction via the γ-ray Spectroscopy of 4ΛHe and 19ΛFe (E13-1st)2015
Author(s)
T.O. Yamamoto, M. Agnello, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, E. Botta, N. Chiga, H. Ekawa, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, M. Fujita, T. Gogami, S. Hasegawa, S.H. Hayakawa, T. Hayakawa, R. Honda, K. Hosomi, ... T. Koike, ... H. Tamura, ... M. Ukai et al
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 8
Pages: 021017 (1-6)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Measurement of the Λ Spin-flip B(M1) Value in Hypernuclei2015
Author(s)
Y. Sasaki, T.O. Yamamoto, M. Agnello, Y. Akazawa, N. Amano, K. Aoki, E. Botta, N. Chiga, H. Ekawa, P. Evtoukhovitch, A. Feliciello, M. Fujita, T. Gogami, S. Hasegawa, S.H. Hayakawa, T. Hayakawa, R. Honda, K. Hosomi, ... T. Koike, ... H. Tamura, ... M. Ukai et al
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 8
Pages: 022013 (1-4)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Precise determination of 12ΛC level structure by γ-ray spectroscopy2015
Author(s)
K. Hosomi, Y. Ma, S. Ajimura, K. Aoki, S. Dairaku, Y. Y. Fu, H. Fujioka, K. Futatsukawa, W. Imoto, Y. Kakiguchi, M. Kawai, ... T. Koike, .....M. Mimori, S. Minami, Y. Miura, K. Miwa, ... H. Tamura, ... M. Ukai et al.
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Journal Title
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Volume: 2015
Pages: 021D01 (1-8)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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