ハドロン物理研究グループの主な成果
Highlights of Research Group for Hadron Physics

今井憲一

Kenichi Imai

グループリーダー
Group Leader

概要
J-PARC においてストレンジネスをキーワードとしたハドロン物理を推進した。ペンタクォーク、中性子過剰
ハイパー核、K 中間子原子核などの探索実験を行い、K中間子原子核の候補を見出した。また大強度ビームに対応する TPC などの検出器開発を行った。高密度天体を構成する原子核物質の性質と構造の理論的研究を行った。

1．研究の背景・経緯
当初の研究計画では J-PARC での原子核ハドロン物
理実験、特に K 中間子ビームを用いたストレンジネス＝－２の核物理に力点を置いていた。しかし大震災とJ-PARC ハドロンホールでの放射性物質漏えい事故の影
響で実験予定が大幅に遅れ、K 中間子ビームによる実験はまだ行われていない。その中でこれまで J-PARC で

Abstract
At J-PARC, we have studied hadron physics related
to strangeness.  Three experiments to search for a
pentaquark, neutron rich hypernuclei and kaonic nuclei
have been performed. We have found a candidate of the
kaonic nucleus, K -pp . We have successfully carried out
R&D of detectors for high intensity beams at J-PARC
such as TPC. Theoretical studies on the properties andstructures of nuclear matter of high density stars werealso performed.

はペンタクォーク、中性子過剰ハイパー核、K 中間子原子核の３つのハドロン実験が行われた。それらの実験の発表論文の第一著者はすべて当グループのメンバーであり、J-PARC ハドロン物理研究には大きく貢献したといえる。また H ダイバリオン探索などの新たな実験提案を行い、そのための科研費も獲得し TPC などの新しい検出器の開発研究が順調に進んでいる。
当初計画にはなかったが、日米協力事業を活用しながら2010年度よりBNLのRHIC PHENIX実験に参加した。近年２倍の太陽質量の中性子星の発見により高密度極限の核物質の研究が盛んとなっており、当グループとしても理論実験両方から取り組んでいる。最近ではJ-PARCでの重イ
オン加速と高密度核物質の研究の検討を内外の研究者からなるワーキンググループを組織して行っている。

2．研究の内容（１）J-PARC でのハドロン物理実験(a) ペンタクォークΘ＋の探索
ペンタクォークΘ＋はその存否について結論に至っておらず、あるとしてもその幅はかなり小さいと思われる。
K1.8 のビームラインと SKS スぺクトロメーターはこのエネルギー領域では世界で最も高いエネルギー分解能を持つ。その性能を生かした高統計、高分解能（1.4 MeV
FWHM）の探索実験である。1.92 GeV/c のπビームを用いてπ-p →K -X 反応を測定した。図 1 の Missing massのスペクトルにはΘ＋に対応するピークは見られず、生1．Background
The major subject of the research proposal at
beginning was nuclear and hadronic experiments at
J-PARC, specifically s = － 2 nuclear physics with highintensity kaon beams.  However, the damage by the big
earth quake and the radiation leak accident at J-PARC
Hadron Hall caused a big delay of the schedule of hadronexperiments. Therefore, experiments with a kaon beam
have not yet been done. At J-PARC, three experimentson hadron physic were performed so far. They are 1)
search for a pentaquark 2) neutron rich hypernuclei 3)kaonic nuclei. The results of the three experiments havebeen published and all the first authors of the papers are
the members of our research group. We have made agreat contribution to the J-PARC hadron physics.  We
have proposed new experiments such as a search for an
H-dibaryon.  We have successfully obtained JSPS Grantin aid and R&D works and construction of new detectors
such as TPC is under progress.
We have participated RHIC-PHENIX experimentat BNL under the US-Japan program for nuclear
physics, although it was not in the research plan in the
beginnings. The recent discovery of the neutron starof two solar mass have attracted much attention to
nuclear matter at high density limit. We have studied the
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Highlights

nuclear physics at high density both theoretically andexperimentally. We have organized a working groupand studied a possible plan of the acceleration of heavy
ions at J-PARC and experiments on high density nuclear
matter.

2．Contents of the study

図 1 π-p →K -X 反応の missing mass のスペクトル
Fig.1 The missing mass spectrum for π-p → K -X

成断面積の上限値を 0.26 μb/sr と求めた [1]。これはΘ＋の存在をほぼ否定するものである。
（b）中性子過剰ハイパー核Λ6H の探索
H は水素の同位体として最も重く、陽子と中性子の6Λ

比が１：４と中性子過剰ハイパー核であり極めて興味深い。その存在を示唆するいくつかの理論計算があり、３
事象のΛ6H を見つけたとの報告もあり、その確認が求められていた。そこで K1.8 ビームラインと SKS スぺクト
ロメーターを用いてπ- ６Li →K ＋ X 反応によりΛ6H を探索する実験を行った。π- ビームの運動量は 1.2 GeV/c である。
この反応はダブルチャージ交換反応のため生成断面積が小さいことが知られていた。そのためビーム強度107/spill でデータを取ることが求められた。我々は大強度ビームでの動作が難しい wire chamber に代わるものとして Fiber tracker と silicon strip detector (SSD) を開発・製作し、最終的に 1.4 × 107/spill のビーム強度での12実験に成功した。また ΛC ハイパー核の生成実験を行い、予定した質量分解能が達成されていることも確認した。
２週間あまりのビームタイムで得られた missing mass のスペクトルを図 2 に示す。高統計の測定にもかかわらず
残念ながらΛ6H に対応するピークは見られなかった。生
成断面積の上限値は 1.2nb/sr という小ささである [2]。
10

過去の同じダブルチャージ交換反応を用いた Λ Li ハイ
パー核の生成実験では 10nb/sr 以上の生成断面積が得られているので、我々の結果はΛ6H の存在に疑問を呈するものである。理論計算は 5H の共鳴状態の測定値を基準としてΛ6H が束縛するかどうかを論じている。しかしこの共鳴状態の存在に否定的な実験結果も報告されていて、この共鳴状態の存否は完全には確定していない。我々の結果はこの 5H の共鳴状態の存在にも疑問を呈するものである。
（c）K 中間子原子核K -pp の探索
K - と陽子の相互作用は引力的であることが知られて

51

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(1) Hadron physics experiments at J-PARC(a) Search for a pentaquark Θ＋
The existence of the pentaquark Θ ＋ is still
controversial. If it exists, its width is considered to besmall.  The K1.8 beam line and SKS spectrometersprovide the best mass resolution in the world. The
experiment searched for Θ ＋ with the mass resolutionof 1.4 MeV (FWHM) and with high statistics.  Withuse of the 1.92 GeV/c pion beam, we measured π-p →K -X reaction. In the missing mass spectrum (Fig.1), we
found no peak structure of Θ＋ and the upper limit of the
production cross section was obtained to be 0.26 μb/sr[1].  This result strongly suggested non-existence of Θ＋.
(b) Search for a neutron rich hypernucleus Λ6HA hypernucleus Λ6H is the heaviest hydrogen isotope.  
It is extremely neutron rich since the proton to neutron
ratio is 1:4. Several theoretical calculations suggested
that Λ6H is bound or a state very near the threshold andobservation of a few events of Λ6H was recently reported.
The confirmation was very much awaited. We have
performed the experiment E10 to observe Λ6H by using
π- 6Li→K ＋X reaction with K1.8 beam line and SKS
spectrometers at a pion beam momentum of 1.2 GeV/c.
The cross section is very small because it is a  doublecharge exchange reaction. The beam intensity of
107/spill is necessary to obtain sufficient data. We havedeveloped and constructed fiber trackers and silicon strip
detectors (SSD) to replace wire chambers which cannot
be operated under such high intensity. We have finallysucceeded to take data at the pion beam intensity of 1.4
×107/spill. We have also confirmed that the sufficientmass resolution was achieved by measuring the 12ΛC
hypernucleus. The missing mass spectra obtained during
about two weeks are shown in Fig.2. In spite of highstatistics measurement, no peak structure of Λ6H wasobserved. The upper limit of the production cross section
is as small as 1.2nb/sr [2].
In the past similar experiment of double-charge
reaction to produce 10ΛLi hypernuclei, the production
cross section was found to be more than 10nb/sr.
Therefore, our result is inconsistent with the existence of66
ΛH. Theoretical calculations on the binding energy of ΛH
are based on the reported value of 5H resonance energy.
However, there are also reports which did not findany 5H resonance. The existence of 5H is not yet fully
confirmed. The present result gives a question about theexistence of 5H resonance.

図 2 π - 6Li →K -X 反応の missing mass のスペクトル6ΛHがあるはずの矢印のあたりにはイベントがない。

Fig.2 Missing mass spectra for π - 6Li → K -X reaction
6

There is almost no event where ΛH is expected as indicatedby the arrow.

おり、Λ (1405) というハイペロンは K - と陽子の束縛状態とも考えらえている。ここから K 中間子が原子核に束縛された K 中間子原子核の存在が予言された。しかし幅が広く実験的には確認が難しい。そこでもっとも簡単な系である K -pp 状態の確認が重要となっている。過去に二つの実験がその存在を示唆する結果を報告しているが、幅が異なるなど問題も指摘されている。そこで我々は K1.8 のビームラインと SKS スぺクトロメーター
を用いてπ＋d → K ＋X 反応により K -pp 状態を探索する実験を行った。π＋ビームの運動量は1.69 GeV/cである。
K -pp 状態の測定感度をあげるために、標的回りにK -pp
状態から崩壊する粒子を測定するレンジカウンターを製

図 3a π＋ +d →K ＋X 反応の missing mass のスペクトル
２か所が準２体反応のsimulation と会わない。

Fig.3a Missing mass spectrum for π＋ +d → K ＋X reaction(c) Search for kaonic nuclei K -pp
The interaction of a K - meson and a proton is known
to be attractive and the Λ(1405) hyperon is considered
as a K -p bound state.  This fact leads to the predictionof the bound states of a K - meson and nuclei, so calledkaonic nuclei. However, the widths are very large andthe experimental confirmation of its existence was very
difficult for most nuclei. It is important to study the most
simple kaonic nucleus which is the K -pp state. There
are two reports which claimed the observation of K -pp
state in the past. However, the measurements are notconsistent and the mass, width and even its existence isstill controversial.
We have carried out an experiment to search for the
K pp state through π＋d →K ＋X reaction with use of
K1.8 beam line and SKS spectrometers at the pion beam
momentum of 1.69 GeV/c. In order to improve the S/Nratio for the K -pp state, range counters were constructed
and located around a deuterium target to detect decay
particles from the K -pp state. The analysis of the
inclusive reaction has been completed and recently
published [3].
The obtained missing mass spectrum of the inclusive
reaction is shown in Fig.3a together with the simulation
calculation based on known cross sections of two bodyquasi-free reactions and Fermi momentum of nucleonsin a deuteron. The experimental data are well reproducedby the calculation except in two regions. It is unexpected
and very interesting that the observed peak of Y *production is largely shifted from the calculation. It may

図 3b 2130 MeV に見られる“ΣN カスプ”
Fig.3b“ΣN cusp” observed at 2130 MeV

The data cannot be fitted by the simulation based on quasifree two body reactions at two mass regions.

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Highlights

作し配置した。Missing mass のスペクトルはすでに解析を終えて最近論文発表した [3]。
得られたスペクトルと２体反応の断面積と重陽子中の核子のフェルミ運動を含むシミュレーション計算結果を
図３a に示す。計算は２か所を除いて実験結果とよく一致している。ハイペロン共鳴 Y * のピーク値が計算と大きくズレているのは非常に面白い結果である。Λ (1405)
生成のところで多体効果が効いていることを示唆しているように思える。理論的検討が待たれる。もうひとつは 2130MeV に見られるΣN カスプとして知られるピークである。図 3 ｂに拡大図を示す。従来はΣN のしきい
値効果と考えられていたが、最近は束縛状態の可能性も議論されている。この測定はこれまでで最も分解能のよい測定となっている。また包括反応で観測されたのははじめてのことである。ピークの値と幅はそれぞれ2130.5 ± 0.4(stat.) ± 0.9(syst.) MeV と 5.3+1.4－1.2+0.6－
0.3 MeV と求まった。ΛN とΣN 相互作用の知見に新たなデータを与える結果である。
K -pp 状態はΛp またはΣp へ崩壊すると考えられるので、この状態の測定感度をあげるには１つまたは２つの陽子をレンジカウンターで測定する必要がある。崩壊の運動学を充たす陽子とコインシデンスしたときのmissing mass のスペクトルを解析したところ K -pp 状態と思われるピークを観測した（図 4）。国際会議ですでに報告し、現在論文を執筆中である。

図 4 陽子とコインシデンスしたときの missing mass のスペクトルK -pp 状態のピークが見える。
Fig.4 The missing mass spectrum with proton coincidence
The peak is consistent with K -pp state.

（２）Time Projection Chamber 開発研究
本研究グループでは、大強度ハドロンビームに対応できる検出器開発を研究目標としており、Fiber tracker,
Silicon Strip Detector(SSD), Time Projection Chamberの開発研究を行った。Fiber Tracker と SSD については
すでに E10 の実験で実用化された。ここでは TPC につ53

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suggest the importance of multi-body effect related tothe Λ(1405) production. Theoretical studies are awaited.
The other region is the existence of a peak structure
known as the ΣN cusp at 2130 MeV. An expanded viewof the spectrum is shown in Fig.3b. The peak was longconsidered as a cusp due to the ΣN threshold effect.
Recently the possible existence of a ΣN bound state is
discussed. The present measurement of the peak wasmade with the best mass resolution. It should be notedthat the peak is observed in the inclusive reaction for the
first time. The values of the peak energy and width are
obtained as 2130.5±0.4 (sta.) ±0.9 (syst.) MeV and 5.3+
1.4 － 1.2 (sta.) +0.6 － 0.3 (syst.) MeV. It provides new
input to the study of the ΛN- ΣN coupling interaction.
The K -pp state decays to Λp or Σp .  In order to gethigh sensitivity to the K -pp state, it is necessary todetect one or two protons with the range counters. We
have analyzed the missing mass spectra in coincidencewith one or two protons which satisfy the kinematicalcondition of the decay from the K -pp state. The ratioof the missing mass spectrum with one proton and theinclusive reaction is shown in Fig.4. A peak structure
which seems consistent with the K -pp state has been
observed. The preliminary results were presented atseveral international conferences and the paper is underpreparation.
(2) R&D of time projection chamber (TPC)
One of the objectives of our group is R&D of new
detectors which work properly at high intensity beams at
J-PARC. We have carried out R&D works of scintillation
fiber tracker (Fiber tracker), silicon strip detector (SSD)
and time projection chamber (TPC). The Fiber tracker
and SSD were constructed and used successfully in
the J-PARC E10 experiment. TPC is described in thissession.
TPC was designed to search for the H-dibaryon
through its decay to two Λ hyperons together with asuperconducting Helmholtz magnet. The detector issuitable to detect hyperons such as Λ, which have   mean
flight length of a few cm, with high precision and highefficiency.  The unique point of this TPC is that a target
is placed inside of TPC and beam particles go throughTPC. In order to enable this TPC, GEM is employed as
the electron multiplier with much less ion feedback.
We constructed a prototype GEM-TPC and performed
various test measurements with beta sources, a UV laser
as well as electron beams (ELPH) and proton beams(RCNP) to study its performances.  Through these tests,
we have confirmed that this GEM- TPC can be operated
up to 106/sec beam rate, which is an expected rate of
the kaon beam at J-PARC, without deteriorating theperformance such as position resolution and detection

いて述べる。
TPC は超伝導 Helmholtz 磁石と組み合わせて、H ダイ
バリオンのΛΛへの崩壊による探索を主目的として設計された。数 cm の飛程をもつΛ粒子などのハイペロン
を高精度かつ高効率で測定することができる。TPC の中に標的を置きビームが TPC の中を通るところが他にないユニークなところである。そのためイオンフィー
ドバックの少ない GEM による電子増幅を行う。我々はテスト用のプロトタイプ GEM-TPC を製作し、ベータ
ソースやレーザーによるテストの他、
電子ビーム(ELPH)
や陽子ビーム (RCNP) を用いたテスト実験を行い。この GEM-TPC の 性 能 を 調 べ た。 そ の 結 果 予 想 さ れ る
J-PARC の K 中間子ビーム強度 (106/sec) までは位置分解能などの性能を落とさず高効率で作動できることを確かめた（図 5）。また長期間の動作テストも行った。詳しい内容はすでに論文にまとめられている [4]。これらのテスト結果に基づきフルサイズの TPC の設計・製作を

図 5 TPC 検出効率のビームレート依存性
Fig.5 The beam rate dependence of TPC detection
efficiency

図 6 TPC の読み出しpad 上の GEM 取り付け
Fig.6 A picture of TPC pads and a quarter of GEM

efficiency (Fig.5).  We have also performed a longterm stability test. The detail of the results of the test
measurements are described in the paper [4]. According
to the results of the test measurements, we have designed
and constructed a TPC of full size. A picture taken whena quarter of GEM was installed just above the 6000
readout pad sheet is shown in Fig.6.  
(3) Theoretical studies of nuclear matter in neutron stars.
One of the most important problems in nuclear physics
is to understand the phase diagram of matter in the planeof temperature and density. Basically, hadron phase
exists at low-temperature and low-density domain, andquark-gluon phase otherwise. Recent studies, however,gave rises to many phases in the precise phase diagram.
Since the first-principle lattice QCD calculation has
revealed a smooth crossover between the cold hadronphase and the hot quark-gluon phase, much attention is
being paid to nuclear matter in the higher density regime
where the LQCD calculation is difficult.
Equation of state (EOS; relation between the pressureand density) of nuclear matter is also a long-standing
subject. The correct EOS should be able to reproduce
the mass and radius of compact stars, particularly the
maximum mass had been known to be around 1.5 times
the solar mass (M○・ ) until a heavy neutron star with 2M ○・
was discovered. Since then, hadron or quark matter withstiffer EOS is intensively searched for.
Concerned about the EOS of nuclear matter, thetreatment of phase transition is crucial. If one assumes
a simple uniform matter, there happens a discontinuityof pressure at the phase transition. Considering
the coexistence of two phases makes the pressure
continuous. To get a correct EOS, however, it isnecessary to take into account the geometrical structuresof mixed phase. We have been studying theoretically tounderstand such structures and their influences.
In the study of inhomogeneous structures of lowdensity nuclear matter, often used is the WignerSeitz approximation where geometrical symmetry is
assumed. Without employing this approximation, we
have carried out a mean-field calculation in the fully
three-dimensional space. First, in the case of nuclear
matter of supernovae, we have observed the appearanceof “pasta” structures (Fig. 7) [5], i.e., with increaseof density, the nuclear shape changes from spherical
droplets to cylindrical rod, planar slab, cylindrical tube,
and spherical bubble before changing into uniform
matter. We have also found that at some density region
there appears a face-centered lattice of nuclei [6], whichis against the common agreement that only a bodycentered lattice appears which minimize the Coulomb
energy.
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Highlights行った。約 6000 の信号読み出しパッドと GEM の取り付
け時の写真を図 6 に示す。
（３）中性子星核物質の理論的研究
原子核物理における中心的課題の一つに、原子核物質の相図が挙げられる。基本的に、低温・低密度がハドロン相で、高温や高密度ではクォーク・グルオン相が実現していると思われているが、近年では様々な相が考えられ、より詳しい相図が描かれるようになった。更に第一
原理的な格子 QCD 計算によって、低密度でのクォーク・グルオン相とハドロン相の間が相転移ではなくクロス
オーバーであることが分ってくると、今度は格子 QCD
計算が使えない高密度での物質の振舞いに関心が高まっている。
一方、核物質の状態方程式（密度の関数としての圧力）を決定する事が長年の課題となっている。正しい状態方
程式は、中性子星のような高密度天体の質量や半径を計算で再現できなくてはならない。これまで中性子星の最大質量は太陽質量の 1.5 倍程度と思われていた。ところが最近、太陽質量の２倍という重い中性子星が発見されてから、十分な硬さの状態方程式をもつハドロン物質やクォーク物質が求められている。
核物質の状態方程式を考える上で、相転移をどう扱うかが重要となる。単純に一様物質を仮定すると、相転移が起こった時に圧力が不連続になる。２相の共存を考慮に入れると圧力が連続になるが、熱力学的に正しいやり方で２相の共存を計算するには、共存相の幾何学的構造を取り入れた計算が必要であり、我々はその非一様構造
そのものや、それがもたらす影響を研究した。
低密度物質の非一様構造の研究では、幾何学的対称性を仮定する Wigner-Seitz 近似がよく用いられる。我々はこの近似を用いずフルに三次元の計算によって構造を計算した。まず、密度の上昇により球から棒、板、…と変化するいわゆるパスタ構造の出現を、超新星物質において確かめた（図 7 参照）[5]。また、中性子星表面物質に関しては、
低密度の球形原子核が格子状に整列するが、We have investigated the inhomogeneous structuresof matter in proto-neutron stars with trapped neutrinos.
The presence of neutrino was found to enhance theappearance of pasta structures. For higher densities, wehave studied the structure and property of matter withkaon condensation, multi-kaonic nuclei, and EOS ofquark-hadron mixed phase. We have proposed an EOSof quark matter which sustains heavy neutron stars withtwice the solar mass.

3．Importance of the result and its impact
We have obtained the important results from the threeexperiments at J-PARC. Among them, the evidenceof the K -pp state found in our experiment has a great
impact on the existence of the kaonic nuclei. Nuclear
matter involving mesons was not established concept
and it is a new state of nuclear matter. The existence ofkaonic nuclei will provide a new paradigm in nuclear
and hadronic physics, if it is established. It is also verymuch related to the nuclear matter of neutron stars andastrophysics.
The development of TPC which has an internal  
target and can be operated under a high beam rate was
successfully carried out.  This TPC makes it possible
to increase the detection sensitivity of various reactions
by order of 106 compared to the bubble chambers which
played a major role in particle physics 50 years ago. It
will give a new paradigm for J-PARC hadron physics
especially that needs to detect hyperons with a flight
length of a few cm.     Inhomogeneous mixed phase “pasta” is expected
to appear in low-density nuclear matter, mesoncondensation at higher densities, and quark
deconfinement. It is now considered as a very generalform of mixed phases and its significance is increasingin obtaining the EOS. In this situation, our calculation of“pasta” structures without any assumption of structure isvery important.

4．Perspectives

図 7 対称核物質の非一様構造

陽子の密度分布を色であらわす。Phys. Lett. B713, 284 (2012)よ
り転載
Fig.7

Non-uniform structure of symmetric nuclear

matter
The proton density distributions are indicated by colors.

55

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The schedule of hadron physics experiments at
J-PARC is unfortunately long delayed by the big earth
quake and the radiation leak accident at the HadronHall. However, the studies of s = －2 strangeness nuclear
physics with kaon beams such as the searches for double
hypernuclei and H-dibaryon will start in 2015. They
were considered as the high priority programs at the
beginning of the J-PARC operation. We try to discover
new quark and nuclear matter such as exotic hadrons
and s = － 2 hypernuclei with help of world highest kaon
beams of J-PARC and with new detectors such as GEM-

その格子構造は体心立方のみという定説を覆し、一部の密度領域で面心立方が現れる事を示した [6]。
これ以外にはニュートリノがトラップされた原始中性子星物質の非一様構造を調べ、ニュートリノの存在がパスタ構造の出現を促進する事を示した。高密度物質では、K 中間子凝縮物質、K 中間子が多数含まれる原子核の構造や、クォーク - ハドロン混合相の状態方程式と中性子星の質量などを調べた。太陽質量の２倍ある、重い中性子星を支えることが出来るクォーク物質の模型を示

TPC which we have developed in the past five years.
Recently high density nuclear matter has attracted a
lot of attention in relation with phase diagram of nuclear/quark matter and neutron stars. We plan to further extend
the current preparatory studies on the acceleration ofheavy ions and heavy ion collisions at J-PARC. It will
open a new field, physics of high density matter, in
nuclear and hadronic physics at J-PARC.

した。

3．成果の意義と波及効果
J-PARC の三つの実験の成果はそれぞれあるが、とりわけＫ中間子原子核の存在をうらなう K -pp 状態の探索
実験においてその証拠と思われる結果を得たことである。
中間子を含む核物質は新しい概念であり、新しい核物質である。K- 中間子原子核の存在は、もし確立すれば

参考文献

References[1] K.Shirotori et al ., Phys. Rev. Lett. 109, 132002 (2012) .
[2] H.Sugimura et al ., Phys. Lett. B729, 39 (2014).

[3] Y.Ichikawa et al ., Prog. Theor. Exp Phys. 2014 10ID03(2014).

[4] H.Sako et al ., Nucl. Instr. & Methods A763, 65 (2014)[5] M.Okamoto et al ., Phys. Lett. B713, 284 (2012).

[6] M.Okamoto et al ., Phys. Rev. C88, 025801 (2013).

原子核ハドロン物理の新しいパラダイムとなる。中性子星の核物質の問題を通じて宇宙物理とも深く関係する。
その意味で大きな意義を持つ。
標的内蔵で高い粒子レートで使用できる TPC の開発に成功した。このことにより 50 年前素粒子物理の中心的検出器であった泡箱の検出感度よりも 106 高い感度を実現できる。特に数 cm の飛程をもつハイペロンの測定を必要とする J-PARC でのハドロン実験に新しいパラダイムをもたらすだろう。
低密度原子核物質をはじめ高密度での中間子凝縮やクォーク非閉じ込め相転移においても「パスタ構造」が予測されており、相転移における混合相の一般的な構造として考えられるようになってきた。さらに、物質の状態方程式を考える上でも無視できないものとなっている。構造を仮定しない数値計算により、低密度原子核物
質のパスタ構造の出現が確認されたことは重要である。

4．今後の予定
これまで残念ながら、大震災やハドロンホールでの放射能もれ事故のためハドロン実験は予定より大きく遅れている。しかし来年度からは本来の重点課題であったＫ
中間子ビームを用いた、ダブルハイパー核やＨダイバリ
オン探索などのストレンジネス s = －２の核物理の研究がはじまる。今後はこれまで開発してきた TPC などの新しい検出器を駆使して、J-PARC で世界から期待されてきた大強度Ｋ中間子ビームを用いて、新しいエキゾ
チックハドロンやダブルハイパー核などの新しいクォー
ク物質や原子核の発見を目指す。
近年高密度核物質の問題が中性子星や核物質相図に関連して大きな注目を集めている。我々は J-PARC での重イオンの加速により、新たなハドロン物理として高密度核物質の研究を展開すべくその準備研究をさらに進める予定である。

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