平成22年12月2日
つくば+(K ,K )反応による二重ラムダハ

イパー核の生成+特定領域のまとめについて
永江

知文（京都大学）

研究の目的マルチ・ストレンジネス(S=-2)多体系の分光学的研究
Ξハイパー核の束縛状態の発見

世界初！

二重Λハイパー核の励起状態の観測
Λ

陽子uu

中性子

dudu

d

(K-,K+)反応

ds u

Λdss

Ξsd

S=-2

通常の原子核

二重Λハイパー核

Ξハイパー核研究の意義バリオン混合S=-2のバリオン多体系のエネルギースペクトルΞハイパー核!"#$"%&'

Ξ-N相互作用ΞN-ΛΛ結合

3 - 8%の混合？

二重Λハイパー核
Λ-Λ相互作用弱崩壊

研究手法(K-,K+)反応によるスペクトロスコピー
K-+p→K++ΞK- 入射運動量~1.8 GeV/c!"

$!#

Ξ"

$Ξ"

で生成断面積が最大35µb/sr高運動量移行qΞ~400 MeV/c!"!#Ξハイパー核と二重Λハイパー核を同時に生成

$$

Ξ"

$$Λ

Λ

Λ

Λ

14C(0+,2+)⊗s p ：5 nb/sr, 9 nb/srΛ Λ

ピークエネルギーの高精度測定(<100 keV)ΞN-ΛΛ結合によるエネルギーのシフト〜0.92 MeVsΛ - pΛ間相互作用：Λ-Λ間相互作用→初めての測定
16O(K-,K+)

7.7% mix.
3.7% mix.

原田らの計算例

過去の実験データ

12C(K-,K+)

BNL-E885

40

30

20

10

∆M>10 MeV(FWHM)

30'(+ < 14)
20
1820

1614

1012QF
12Be$$

11
Be + $$
1125

89±14 nb/sr
counts / 2 MeV

2015105<d2"/d#dE> (nb/sr 2 MeV)UΞ=-14 MeV

counts / 2 MeV

Evidence ?

50<d2"/d#dE> (nb/sr 2 MeV)

P. Khaustov et al., PRC61(2000) 0546.

50

20' ( + < 8)

18
1640

1430
12QF

20

1012Be$$

11$Be + $11!80!

%+&!60!40!20

0% + &!

20

Excitation Energy (MeV)
FIG. 6. Excitation-energy spectra from E885 for 12 C(K− ,K+ )X for θK + <14◦ (top figure) andThe negative region of the resulting excitation-energy spectrum is free from the large population ofthe quasi-free Jy production, and thus can beinvestigated for signals of the production of double-L.
hypernuclei Ž 12L L Be andror the H-dibaryon. A potential peak position could be used to determine thebinding energy.
We first consider the search for a signal of thedirect production of double-L hypernuclei throughthe reaction 12 CŽ Ky,ΛΛKq .L12L Be ) . The ground state aswell as the excited states are included in ‘‘L12L Be ) ’’flat Ž0.75 eventsr10 MeV-wide bin. in the region
Eex R y100 MeV w15x. The number of events leaking from Eex ) y27 MeV Žincluding positive Eex .
due to the limited resolution was estimated to be one.
When considering above background, there seems tobe a slightly larger event density in the 11 B q Jy
excitation energy Ž Eex . of y40 MeV - Eex - y27
MeV compared to the further negative region. If
these events were due to double-L hypernuclei, theproduction cross section would be 2.2 " 1.2 nbrsr
for the total bound states below the 11L Be q L energy
404
K. Yamamoto
et al.r Physics Letters B 478
thresholdafter subtracting the expectedbackgroundestimated above. However, we have no additional
information available to positively identify the sourceroughlyof these events. Therefore we have set a 90% C.L.
Ky ’s. Aupper limit on the direct-production cross sectionof J aof L12L Be as a function of the binding energy of 2 L’s,
duce anBL L Žs M10 Be q 2 ML y MLL12 Be ., as shown in Fig. 2.
pernuclTo avoid making assumptions regarding the shape of
amplitu
the background spectrum, no events were subtracted
cess. Aas background. This was done to produce the mostconservative results for the upper limits. The Kq
stronglscattering angle was averaged over u K q- 148 in therently ulaboratory frame. The upper limit was calculated byble-L hcounting the events within "s from the center of anof a fav
assumed peak in the excitation energy spectrum, thenlimit iusing Poisson statistics to determine the correspondbased
ing upper limit with 90% C.L. The results were thenFig. 2. 90%byC.L.
onsection
the direct-production
large ennormalized
the upperknownlimits
crossof Jy pro- cross12 Ž y q . 12)
section ofC K , K LL Be asw a xfunction of the bindingtion duduction on hydrogen, 35
mbrsr 16 . The differenceenergy of 2 L’s in the nucleus Ž BLL . and the excitation energy ofclear stofand detection efficiencies between
11 the acceptanceyK. Yamamoto et al., PLB 478 (2000) 401.
assuming ∆B =5 MeV

Fig. 1. Ža.: Reconstructed mass spectrum of outgoing particles.
Žb.: Excitation-energy spectrum of the 11 B q Jy system. The
origin corresponds to the energy threshold of 11 B q Jy. Thresholds of 10 Beq2 L and 11
L Beq L, and the expected location of the12ground state of LL Be are also indicated.

HIDA Ev. (H1)

Bq J . The expected location of the ground state is indicated.

double-L hypernuclear production and Jy production was taken into account. The details of thisnormalization process are described in Ref. w15x. If
the L-L interaction energy is assumed to be 5 MeV
attractive as previously reported w2–4,17x, the signalof the ground state would appear at BL L s 25 MeV.

Thethe Ž KKyqŽ
ing-mapeak prtarget r
well-seduction

原田計算と矛盾しない

SKS+30 msr∆E= 3 MeVFWHM

6'&

1HZ'0DJQHW6'&72)$&
*H9F
*H9F[counts/0.5MeV]

6.6

ΔEmeas. = 3 MeVFWHMpΞ

VΞ= -20MeV
VΞ= -14MeVsΞ

6'&
6'&

6'&
6'&

*H9F

約2ヶ月の測定
ピーク位置精度：0.1-0.3 MeV
幅精度：0.2-1 MeV-BΞ [MeV]森津バージョン a la HKS
QQD光学系
中心運動量1.3 GeV/c
D

運動量領域：±15%∆p/p<5x10-4(FWHM)

B	  =	  1.5	  T60	  deg	  bendgap	  =	  20	  cmhorizontal	  focus
Q2 B	  =	  0.77	  Thalf-­‐aperture	  =	  14.5	  cm

∆E~ 2 MeVFWHM

Q1ver'cal	  focus
B	  =	  0.85	  Thalf-­‐aperture	  =	  12	  cmΩ=20 msr
1	  mp	  =	  1.3	  GeV/c

新スペクトロメーター：S-2S
加藤静吾氏設計
QQD
Q2

D1

傾斜口径四極電磁石

DC1DC2

1.4 GeV/c
立体角>90 msr
運動量領域：±10%

Q1

TOF
ACLC

DC3
DC4

Expected Yield
Y= Nbeam x Ntarget x dσ/dΩ x ∆Ω x fdecay x fanalysis=3.7x1010[K-/day]x3.2[g/cm2]x6.02x10-7/12[/μb]x0.01[μb/sr]x0.09[sr]x0.5x0.7= 1.9 events/day~ 56 events/30 days

まとめ
(K-,K+)反応による世界初のマルチ・ストレンジネス多体系の分光学的研究
K-：J-PARCの世界最高強度・純度のビーム
K+：大立体角高分解能スペクトロメーター(∆E=1.5 MeV)
Ξハイパー核と二重Λハイパー核の同時測定
ΞN-ΛΛ結合,ΛΛ間相互作用

特定領域「ストレンジネスで探るクォーク多体系」のまとめ
H17-H21

研究領域の概要

研究領域の概要
３つの研究項目＋公募研究研究領域の概要
３つの研究項目＋公募研究
A01：ストレンジバリオン多体系の分光計画研究ア：マルチストレンジネス多体系の分光［永江］計画研究イ：ストレンジバリオン多体系のガンマ線分光［田村］計画研究ウ：高アイソスピン状態のストレンジバリオン多体系の分光［阪口］研究領域の概要
３つの研究項目＋公募研究
A01：ストレンジバリオン多体系の分光計画研究ア：マルチストレンジネス多体系の分光［永江］計画研究イ：ストレンジバリオン多体系のガンマ線分光［田村］計画研究ウ：高アイソスピン状態のストレンジバリオン多体系の分
光［阪口］A02：ストレンジクォーク多体系の分光計画研究エ：K中間子が拓く超高密度クォーク物質の研究［岩崎］計画研究オ：高強度光子ビームを用いたエキゾティックバリオンの研究［中野］研究領域の概要
３つの研究項目＋公募研究
A01：ストレンジバリオン多体系の分光計画研究ア：マルチストレンジネス多体系の分光［永江］計画研究イ：ストレンジバリオン多体系のガンマ線分光［田村］計画研究ウ：高アイソスピン状態のストレンジバリオン多体系の分
光［阪口］A02：ストレンジクォーク多体系の分光計画研究エ：K中間子が拓く超高密度クォーク物質の研究［岩崎］計画研究オ：高強度光子ビームを用いたエキゾティックバリオンの研究［中野］B01：クォーク・ハドロン多体系の理論的研究
計画研究カ：エキゾティックなクォーク・ハドロン多体系の理論的研究［岡］研究成果公表の状況
論文・図書
A01, A02：８７編、B01：１６６編＋２冊
主要国際会議発表
HYP06(Mainz)：招待講演10件、口頭発表11件
INPC2007(東京）：基調講演１件、招待講演２件、口頭発表17件
Hyp-X(2009,東海村)：招待講演15件、口頭発表15件
日本物理学会 若手奨励賞
実験核物理領域：2009年：鵜養美冬、岡田信二
理論核物理領域：2007年：高橋徹
2008年：兵藤哲雄、北沢正清
2010年：池田陽一

当該学問分野及び関連学問分野への貢献度
ハイパー核物理 → ストレンジネス核物理
クォーク多体系物理への飛躍に成功
QCDに基づく理論模型の構築
J-PARCによる新しい時代の幕開け←Hyp-X国際会議
国際協力の進展：イタリア、ドイツ、ロシア、米国、韓国、インド等の実験チームの参加。
新学術領域：素核宇計算科学（H20, 青木慎也氏）
新ハドロン（H21, 飯嶋徹氏）

事後評価 (9/9/2010)
評価結果

Ａ＋（研究領域の設定目的に照らして、期待以上の成果があった）（事後評価に係る意見）
本研究領域は、ストレンジネスを武器として新しい視点からクォーク多体系であるハドロン及び原子核の構造とダイナミクスを探求することで、クォーク多体系の物理学という新しい研究分野の確立を目指したものである。ストレンジネスという量子数の導入を鍵として量子多体系の物理を開拓したことは、当該関連分野へ非常に大きなインパクトを与えるものである。ペンタクォークが存在することの実験的確証を得たこと、Ｋ中間子原子核の研究の発展、格子量子色力学の複雑な系への適用可能性を示したことなどは非常に大きな成果と認められる。理論と実験の連携も良く、領域発足の目的は十分に達成された。若手育成にも大きな努力が払われ、将来につながる人材育成が行われた。

事後評価 (9/9/2010)
評価結果

Ａ＋（研究領域の設定目的に照らして、期待以上の成果があった）（事後評価に係る意見）

感謝

本研究領域は、ストレンジネスを武器として新しい視点からクォーク多体系であるハドロン及び原子核の構造とダイナミクスを探求することで、クォーク多体系の物理学という新しい研究分野の確立を目指したものである。ストレンジネスという量子数の導入を鍵として量子多体系の物理を開拓したことは、当該関連分野へ非常に大きなインパクトを与えるものである。ペンタクォークが存在することの実験的確証を得たこと、Ｋ中間子原子核の研究の発展、格子量子色力学の複雑な系への適用可能性を示したことなどは非常に大きな成果と認められる。理論と実験の連携も良く、領域発足の目的は十分に達成された。若手育成にも大きな努力が払われ、将来につながる人材育成が行われた。

最終とりまとめ

原稿提出：１月末を締め切り