ハドロン間相互作用の統一的理解と少数多体問題の観点によるエキゾチック
原子核の構造研究
Study of hadron-hadron interaction and structure of exotic nuclei from view points offew-body problem（物理学会推薦）

代表研究者 理化学研究所

肥山 詠美子

RIKEN

共同研究者 京大基礎物理学研究所

兵藤

Yukawa Institute for Theoretical Physics

Tetsuo HYODO

RIKEN

Yoichi

理化学研究所哲雄

池田 陽一

Emiko HIYAMAIKEDAOne of the important purpose in nuclear physics is to understand baryon-baryon interaction in unified way. In
particular, current interesting issue is to get information about hyperon-nucleon, hyperon-hyepron and anti-K-nucleon-interactions. For this purpose, we studied light K-nucleus( K pp),9

Be and 13ΛC systems using chiral SU(3)Λeffective interaction. As a result, we obtained weakly bound state for K-pp three-body system. Also, for 9ΛBe and13

C , we found that chiral effective model is applicable for 13ΛC, but it was difficult to reproduce the data for

Λ

9Be.

Λ研究目的

人者であるミュンヘン工科大学の Weise 教授のグル

原子核分野の大きな目的の一つは、強い相互作用ープと共同研究を行うことにより、原子核研究の目をする粒子（ハドロン）間の相互作用を広く理解す的であるハドロン間相互作用の統一的理解を目指しることであり、近年の最重要課題、かつ緊急課題は、た。

ハイペロン－ハイペロン間相互作用の決定、反 K 中研究経過間子－核子間相互作用の相互作用の決定である。こ反 K 中間子原子核が存在するか否かは KbarN 相互の課題達成のために、J-PARC 施設において、ストレ作用の理解が必要不可欠である。これを成し遂げるジネスを２つ含んだ原子核であるダブルハイパー核ため SIDDHARTA グループによる K 中間子水素原子の（E07@J-PARC）、及び反Ｋ中間子を直接原子核に付加したエキゾチック原子核の候補である、反Ｋ中間子原子核の生成実験（E15, E27@J-PARC）が計画されている。そこで、我々は、(1)ラムダ－ラムダ相互作用、最新の実験データの理論的解析を行なった。カイラル有効場の理論(最低次+NLO)に基づき、KbarN 相互作用を世界に先駆けて構築した。また、9ΛBe と 13Λ
C について、カイラル有効相互作用を用いてその束縛エネルギーを求める。カイラル有効相互作用は、

Λ―核子間相互作用、反Ｋ中間子－核子(KbarN)間相互作用の理論的構築、（２）構築された相互作用を使用したダブルハイパー核、及び反Ｋ中間子原子核の少数多体系に基づいた精密構造計算、（３）来るべき実験結果と比較することによる構築された相互作用の妥当性の検討を、ハドロン間相互作用研究の第一のように表現できる。
ここで、Uc(r)=U0(ρN(r)/ρ0)[1+0.351(ρ N(r)/ρ 0)1/3-0.359(ρ N(r)/ρ 0)2/3-0.033(ρN(r)/ρ0)]で表すことができる。

ここでρN(R)は、これらの２つのハイパー核におけるコア原子核、8Be,12C の密度分布であり、この密度分布が必要となるため、最初に、 8Be と 12C を44Physics に投稿中である。今後は、このカイラル有効2 He,3 He クラスターに基づいた計算を行い、その計相互作用を S=-2 セクターであるグサイハイパー核算から得られた密度分布を用いて、カイラル有効相に適用する予定である。現在、12ΞBe(11B+Ξ)グサイ互作用を得た。得られた結果の考察は以下の通りでハイパー核の生成実験が東海村にある J-PARC 実験ある。

施設で計画中であり、実験に先駆けた束縛エネルギ考察ーの予言が必要不可欠である。報告者らは次にこのまず、反Ｋ中間子原子核については、以下の通り研究に着手することを考えている。この研究により、になった。最新の実験である SIDDHARTA 実験データ

今後のグザイハイパー核の研究の発展に大きく貢献

は、カイラル有効場の理論が持つパラメータの制限することが期待される。

を強く与えることができたため、閾値下のエネルギー領域への外挿の不定性が大きく軽減され、KbarN

研究の発表
口頭発表
1.

相互作用のアイソスピン I=0 成分の情報は確定した。

Meson-baryon

interactions

resonances,Hyodo,Tetsuo

andXIVbaryonInternational

これによりΛ(1405)粒子の構造に関する情報がよりConference on Hadron Spectroscopy (hadron2011),精密に決定された。さらに、最低次の KbarN 相互作

キュンストラーハウス, ミュンヘン, 2011 年 6 月

用によるＫ-pp の少数系精密計算で、３体系はかな

16 日（招待講演）

り浅い束縛状態になることに加え、E15@J-PARC 実験においてピークとして観測される可能性が低いことを指摘した。一方で I=1 成分は現存のデータによる

2.Antikaon-nucleon dynamics and its application tofew-bodysystems,

International

Hyodo,

TetsuoIUPAP

Conference

Theon

20th

Few-Body

Problems in Physics (FB20), 福岡国際会議場, 2012

制限があまり強くないことが理解された。そこで、

年 8 月 24 日（招待講演）

固定重心近似の範囲で K-重陽子散乱長を計算し、将3 Kaonic hydrogen and chiral SU(3) dynamics,’’ Yoichi

来得られる K 中間子重水素の実験結果に備えた。さIkeda, International Workshop on Strangeness Nuclear

らに最低次+NLO の KbarN 相互作用による精密な少数

Physics, Aug. 27 -- 29, 2012, Neyagawa, Osaka,

系計算を行うために、カイラル有効場の理論と等しJapan.(招待講演)

い予言を行なうことができる KbarN ポテンシャル模型を現在構築中である。このポテンシャルと用いる

4..Recentdevelopments

dynamics, Tetsuo

inantikaon-nucleon

Hyodo, The

11th International

Conference on Hypernuclear and Strange Particle

ことで、エキゾチック原子核のさらなる精密な構造

Physics (HYP2012), Cosmocaixa, バルセロナ, 2012 年研究が可能となることが期待される。

10 月 4 日（招待講演）

次に、カイラル有効相互作用を用いた
139Be 及び5.Recent progress on anti-kaon - nucleon interactions

C の計算を行った。これらの実験値は存在しておand dibaryon resonances, Yoichi Ikeda, Recent progressΛΛ98り、 ΛBe は 6.64 MeV（ Be+Λの閾値からみて）、

1312in hadron physics, ヨンセイ大, 2013 年 2 月 18-20 日

Λ

C は 11.7 MeV( C+Λの閾値からみて)であり、これ（招待講演）

らの値を再現するように前述のカイラル有効相互作

6.“Structure用のＤパラメータを決める。Ｄパラメータは 33～

SNP12-International Workshop on Strangeness Nuclear

535MeV・fm の範囲で決めるべきであることが知ら9れている。 ΛBe はこの範囲で実験値を再現すること13ができなかった。一方、 ΛC はこの範囲で決定する

of

S=-1

andS=-2

hypernuclei”,

Physics 2012, E. Hiyama, Osaka, JAPAN, August 27-29,
2012 (招待講演)
7.

”Few-body aspects of hypernuclear physics”, VIIIことができた。このことから、カイラル有効相互作

Tours

用は、質量数１２くらいのハイパー核には、適用可

astrophysics, E. Hiyama, September 2-7, 2012,

能であるが、それよりも軽いハイパー核になると適Black Forest, Germany (招待講演)

Symposium

onNuclear

Physics

and用は困難であることが分かった。現在、この研究に

8.“S=-1 and S=-2 light Hypernuclear structure” 11th

ついては、Progress of Theoretical and Experimental

International Conference on Hypernuclear and Strange

Particle Physics (HYP2012), E. Hiyama, Barcelona,Spain, 2012, October 1-5 （招待講演）
誌上発表
1.

Improved constraints on chiral SU(3) dynamics fromkaonic hydrogen, Yoichi Ikeda, Tetsuo Hyodo,
Wolfram Weise, Phys. Lett. B 706, 63-67 (2011)

2.Chiral SU(3) theory of antikaon-nucleon interactions
with improved threshold constraints, Yoichi Ikeda, Tetsuo
Hyodo, Wolfram Weise, Nucl. Phys. A 881, 98-114(2012)
3.K中間子水素原子X線精密分光実験の拓く物理, 岡田信二, 早野龍五, 兵藤哲雄, 池田陽一,日本物理学会
誌 第 68 巻第 1 号 29 (2013)‘Alpha-clustered hypernuclei and chiral SU(3) dynamics,
E. Hiyama, Y. Funaki, N. Kaiser and W. Weise, to besubmitted to Progress of Theoretical and Experimental
Physics, arXiv nucl-th:1307.6902