大強度2次ハドロンビームを用いた
精密原子核ハドロン物理の新展開
RCNP 野海博之
装置:運動量整合の取れた2次ビームラインとスペクトロメータ
物理の方向性と目的:
高統計(x100)と高分解能(x10)による
精密原子核ハドロン分光の新しい展開を目指す。
○S=-1ハイパー核精密分光の新展開
中性子過剰Λハイパー核の精密分光 (Sakaguchi)
Λハイパー核の精密分光と弱崩壊分光 (Ajimura)
Σ核ポテンシャルの精密分光 (Tamura?)
。。。
○中間子原子核精密分光の新展開
φ原子核、η原子核の精密分光 (Ohnishi, Itahashi)
○Exotic Hadrons
Q+の構造研究(d(K+,p)Q+,p(p-,K-)Q+) (Tanida, Naruki)
L(1405) :
○S=-1ハイパー核精密分光の新展開
• 中性子過剰Λハイパー核の精密分光
Lの投入による媒質の変化顕著 →halo原子核コアや共鳴状態にLを入れる
Isospin≫0 MediaにおけるLN相互作用 L-S coherent coupling effect
• Λハイパー核の精密分光と弱崩壊分光
• Σ核ポテンシャルの精密分光
YN(YY)相互作用:
OBEP: NH-D/F → NSC(89, 97e/f) → ESC(04,...)
YN散乱データ:たったの35点をフィット、SUF(3)、より重い中間子(短距離)
→ハイパー核データが重要(G-Matrixの介在)
しかしまだまだ情報が足りない。とくに、SN相互作用の情報が足りない
L核構造⇔YN有効相互作用:LSの結合が重要な役割を果たす。
L核から間接的にSNの情報も得られるが、十分でない、、、。
中性子星の物性
最大質量<1.44M◎
中性子物質では常に見積もりオーバー
ハイペロンは混ざるが今度はやわらかくなりすぎ→三体斥力!?
S-の役割:依然として重要
Ξ-、K凝縮
Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006
P-wave contributionの違い:ESC04はattractive/NSC97はrepulsive
→ESCは、UL=-30MeVを再現するようなrepulsiveが必要
Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006
P-wave contribution
の違いが出ているの図
Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006
USの斥力は実験的に確立されていない
、、、とみられている。
S核ポテンシャルはどうなっているか?
KEK-E438:inclusive (p-,K+) spectrumの解析
→どうやらグロスには斥力のようである。
宿題:ではどの程度の大きさか?
もうすこし(かなり)まじめに(細かく)見るには?
→高分解能(大強度ビーム)
方向性:
① 重い核へ
→low lying atomic state (Coulomb Assisted State)
分解能 ~200keVが必要
標的厚くできない、断面積小さい、で大強度ビームが必要
② 軽い核では仕事はある(残っている)か
→田村さんのアイディア 3体系
もし、109ppp(~1GHz)のビームが使えたら、、、
Coulomb Assisted Hybrid Bound State
引力ポテンシャルの場合の計算
S. Tadokoro and Y. Akaishi, PLB282, 19(1992)
Yield Estimation
もし、109ppp(~1GHz)のビームが使えたら、、、
208Pb:
100 nb/sr, 0.6 g/cm2
Production Rate (cps)
= 109*0.6/208*6.022E23*0.1E-30*DW*eK+ *eall
= 0.0001
120 counts/10 days
0.8
0.1
10 msr
NPFCのときは、、、
Layout Plan (under develop)
A23 Magnet
from Saclay
Exp. T
...connected to K1.8BR. It can also be designed to be connected to T2
運動量整合ビームライン-スペクトロメータシステム
QQDQD
散乱スペクトロメータ
分散ビーム光学
50cm
D
1
Q
1
Q
2
D
2
I
F
O
1
S Q
2 5
C
M
1
Q
6
D
3
MS1
C
M
2
Q
7
D
4
Q
8
Q Q
9 1
0
V
F
1
QS D D D D D D
15 5 5 5 5 5 5
1
1 2 2 2 2 2
I
F
2
Vertical
C
O
L
Q Q S
3 4 1
S QS QSQ QSQ Q Q Q
5 16 171 171 1 1 1
2 3 4 5 66 7 8
AB
D
S
P
Q Q
1 2
9 0
Q SQ
1 X2
S 1S
S
T
A
R
G
D
1
S
M
P
S
D
2
S
~12m
FCIOC
POF1M
L 1
A23
ES1
Horizontal
0m
50cm
65m
1
4
.
5
5
4
8
.
4
4
4
8
.
2
3
2
1
9
.
4
0
6
8
.
8
0
0
1
0
.
0
0
0
0
.
7
6
1
S
E
P
1
2
.
1
2
1
8
.
8
0
5
1
1
.
6
9
0
1
5
.
6
8
4
8
.
3
5
2
2
0
.
9
5
8
9
.
3
0
2
6
.
3
9
2
8
.
2
2
7
1
9
.
-- 0
95 9
.. 6
66
09
61
1
9
.
0
9
6
1
9
.
0
9
6
1
9
.
0
9
6
1
9
.
0
9
6
1
9
.
0
9
6
-0 30 708
. .. ...
8 76 721
5 16 403
0 78 908
-810
...
120
310
870
0
.
0
0
0
1
3
.
5
0
8
1
3
.
5
0
8
1
3
.
5
0
8
1
3
.
5
0
8
1
3
.
8
4
0
0
.
0
0
0
7
.
4
2
0
2
0
.
9
5
8
1
.
8
6
8
2
0
.
9
5
8
Specification (to be designed)
 Max. Beam Momentum: 2 GeV/c
Dispersion:b16=-10m, x-magnification:b11=1
Acceptance:~2msr*%
 Max. Scattered Momentum: 1.6 GeV/c
Dispersion:s16=-10m, x-magnification:s11=-1.2~-1.5
Solid Angle:~10 msr, Mom. Acc.:~+-10%
 (Almost) Full Momentum Matching Condition can be realized for...
① (p,K+) at pp=1~1.2 GeV/c, dq~0.4~0.5 GeV/c
② N(p,N)f at pp~2 GeV/c, dq~0.4~0.5 GeV/c
③ p(p-,K-)Q+ at pp~2 GeV/c, dq~.1 GeV/c
 Intrinsic Energy Resolution at the matching condition (1st order):
DE~ 100 keV for ① and ③
~ 200 keV for ② ,
in the case of Dx=1 mm (expected rms beam size at T1).
Intensity (Counts/sec)
1.0E+10
1.0E+09
1.0E+08
1.0E+07
pi+
piK+
Kanti-p
1.0E+06
1.0E+05
1.0E+04
1.0E+03
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Momentum (GeV/c)
50GeV-15μA、Ni-54mm、BL-Length=50 m、Acceptance:2msr%
デモンストレーション
Superfine Structure of L hypernuclei
World of DE=0.2 MeV
fL
0.3 MeV
0.6 MeV
90
L Zr
0.9 MeV
1.6 MeV
Simulation
E369 Data (89LY)
dL
pL
0.6mb/sr
Further
decomposition
of the states
sL
Ex(MeV)
Yield Estimation
Lハイパー核
89
LY-g.s.
(0.6mb/sr), 1mm target
Production Rate (cps)
= 109*0.635/89*6.022E23*0.6E-30*DW*eK+ *eall
= 0.002
170 counts/day
300 counts/10days
中性子過剰Lハイパー核
12
LBe
0.8
0.1
10 msr
(0.01mb/sr), 0.6g/cm2 target
20 counts/day
十分戦える!
まとめと今後の課題:
○ S=-1ハイパー核で遣り残された仕事はまだたくさんある。
• とくに、YN相互作用の解明がなされていない、というべき。
→S=-2核のシステムの(理論的)解析にも支障をきたす恐れも。
• US(>0)が確立されていない。(少なくとも理論屋は懐疑的!?)
• 以上は、コンパクト星内部のEOSの議論に大きな影響を与える。
○ より高感度の実験が必要
高感度
高分解能
高統計
(低BG/系統誤差)
大強度ビーム(≫1MHz)が必要
実験的手法としてのブレークスルーも
○ 運動量整合の取れた2次ビームライン-スペクトロメータの整備が必要
• 2GeV/cまでのp(p )ビームラインと1.6GeV/cまでのスペクトロメータ
• 真に大強度2次ビームの利用を開拓:109 p/pulse (107 p /pulse)
• 多彩な利用の検討
高分解能実験 → 最大限の分散
中分解能、高統計実験 → 分散はそこそこで厚い標的と大口径分光器
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