状態方程式とハドロン物理
京大基研 大西 明
Introduction
高密度天体を理解する上で Day 1 実験に加えて必要となる実験は何か？
Hyperon-Hadron Interaction via FSI effects
YY, Kbar-Y, ....

Summary「 J-PARC ハドロン物理の将来研究計画を考える」研究会

Sep. 1-2, 2008, RIKEN
Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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岡さんからの宿題メール
KEK のほぼ同種の研究会も盛況のうちに終わり、次、、という感じですが、同じことを繰り返す意味はないと思います。
肥山さんの意図にそっているかどうかはわかりませんが、私は KEK の研究会の内容より、さらに先を考えたいと思います。はっきりしている目標よりもっと大胆なスペキュレーションと（できれば）夢がある話を聞きたいと思います。
そこで、皆様に２つの課題を出します。
(1) DAY1 実験で成果がでたと仮定して、次のプロジェクトはなにか。
DAY1 で何が確立したら、どう進むか、進めるか。
あるいは DAY1 と関係なくハドロン物理として、次に目指すのは何か。
たとえば、 ...( 中略 )....
Dense QCD と高密度天体物理の関係をつけるには、 JPARC で何をすればいいのか。中性子星の観測データと結びつくのか。
高密度中に置かれたハイペロンや K はどうふるまうのか。
どうやったらそれを探れるのか。
...

Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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Dense QCD
J-PARC 第一期実験
ハイパー核 (Ξ 核、 Λ 核、 Σ 核 ) 、中間子核 (K, η, φ) 、媒質効果、エキゾチックハドロン、構造関数、稀崩壊、 ....
様々な観測量によるクォーク多体系の性質の解明→ 実験データに基づく高密度物質の解明へ (Dense QCD)
高密度物質を議論するうえで J-PARC 実験 ( 第一期 ) は十分か？

WeberOhnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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Particle Fraction in Neutron Stars / BHFormation
Various hyperons should appear !
Neutron Star → Λ, Ξ (Σ) ( Λ can be as much as neutron)
Black Hole formation → Λ, Σ, Ξ, .... (Total hyperon fraction ~ 20 %)Do we have pions, kaons, quarks ?

Ishizuka et al., JPG 2008

Sumiyoshi et al. submitted

Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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Which intraction should be measured ?
Necessary interaction for Dense QCD
A Goal= Hadronic matter Density Functionalat various Baryon Density, Charge Fraction, Temperature
under hadronic beta equilibrium.
Hadron potential in NUCLEAR matter
Y, K→ J-PARC Day 1 + απ→ GSI, RIBF
η, ω, φ, ρ.. → J-PARC Day 2 (?)
Hadron-Hyperon IneractionΛΛ→ J-PARC Day 1ΛΣ, ΛΞ, ΣΞ → TO DO
πY, Kbar Y, KY, ηY, ωY, ρY, K*Y, φY, ... → ?
Meson-Meson Interaction
ππ, πK, KKbar → Meson Res. Spectroscopy + Background / Lattice
KK, Kω, Kρ → ?

How to measure Unstable-Unstable Interaction ?
Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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Example: ΛΛ interaction through FSI
Yoon et al. (KEK-PS E522 Collab.), PRC75('07),022201(R)C(K-,K+) + SciFi→ ΛΛ invariant mass spectrum
12Not Inconsistent withCascade Source Func.
+ FSI (fss2,ESC04d)
or H dibaryon as a resonance(significance ~ 2 σ)Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-026

ΛΣ interaction through FSI
Σ- may not appear in neutronstars (repulsive ΣN),
but we do not know Σ pot.
in HYPERONIC matter.
Can we measure it thru FSI ?
Statistically, Yes
E.g. KEK E224 (Ahn et al.)→ σ( ΛΣ-) ~ σ(ΛΛ) x (0.2-0.3)
Problems
Low P(K+) (many prongs)
Small Yield

Nara et al., 1997 / AO et al., 2000
Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

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Kaons in Neutron Star
Assuming that Deeply Bound Kaonic Nuclei are found in Day 1→ V(K-, ρ0) ~ -(150-200) MeV→ Possibility of Kaon Cond.
s-wave π cond. is sensitive
to density dep. of b1,and existence of hyperons

π-K
Fujii, Maruyama, Muto, Tatsumi, 1996

AO, Jido, Sekihara, Tsubakihara,in prep.

Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

8

Kbar-Y interaction
Resonance Search in Ξ* Channel → Not well explored.... Chances of Discovery of many resonances
P(K+) ~ 1 GeV region → Ξ* production, 2 step, Heavy-Meson Decay
Problem
Limited type of diagram→ Smaller Yield

K-K-

φ, a0, f0

1.8 GeV K- may not be energeticallyenough to produce Kbar YN
Kbar

Kbar

Kbar
=YY

YKbar
Ξ*Kbar

YYπ+ K*YK+YKbar
K*ΞOhnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02+ ....

Y9

Summary
ハドロン物理学の大目標 ( の一つ )= QCD から出発して、クォーク・ハドロン多体系を理解すること
Day 1 実験 @J-PARC= Y, Kbar, 中間子と原子核の相互作用、エキゾチックハドロン
高密度天体の理解に必要なさらなる実験 = Hyperon-Hadron Int.
ΛΛ, ΛΣ はおそらく可能
Y Kbar 相互作用と Ξ 共鳴
= Challenging and Valuable
S=-3 はどうするか？
( 静止 Ω- からの Triple Λ ?)Hyperon 物質内ハドロン？

Largest Problem = Small Yield→ Dedicated Exp't よりもむしろMin. Bias Exp't「終状態相互作用で測れるものは全て測る」観測機
Ohnishi, J-PARC 将来研究計画研究会 @ RIKEN, 2008/09/01-02

Day 210