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Results of the J-PARC E27 experiment

J-PARC E27実験の結果について

市川 裕大   ; 今井 憲一

Ichikawa, Yudai; Imai, Kenichi

今日、K中間子原子核の研究は理論・実験両面から熱心に行なわれているが、いまだに確たる存在証拠は見つかっていない。そこで、われわれは$$K^-$$と2つの陽子の束縛系である$$K^-pp$$束縛状態をJ-PARC K1.8ビームラインにおいて探索した。使用した反応は$$d(pi^+, K^+)$$ (ビーム運動量1.69GeV/c)反応で、本実験での質量分解能は2.7MeV/$$c^2$$ (FWHM)である。この反応では、$$K^-pp$$$$pi^+n to K^+Lambda^*$$, $$Lambda^*p to K^-pp$$といったように$$Lambda(1405)$$を中間状態として生成されると想定される。しかし、$$Lambda(1405)$$のsticking probabilityは大きくないため、$$39^circ<theta_{lab.}<122^circ$$の大角度に放出される250MeV/$$c$$以上の高運動量陽子を同時測定することで、signal-background比を向上させる。この実験で、われわれは$$Lambda$$$$Sigma$$から$$Lambda(1405)$$/$$Sigma(1385)$$の生成の広い質量領域の包括的な質量欠損スペクトルを世界で初めて測定した。一つの陽子を同時測定した解析からは、2.27GeV/$$c^2$$付近に大きな生成角度を持つ陽子の同時測定確率が幅の広い構造を作っていることを検出した。これは$$K^-pp$$の生成によるものかもしれない。また、この同時測定の結果から、この構造の大部分は$$Lambda N$$$$Sigma N$$といった非中間子崩壊が大部分で、中間子を伴い中間子崩壊の事象は少ないことが分かった。

While the existence of kaonic nuclei has been intensively studied both theoretically and experimentally, there is no conclusive result establishing its existence.Here, we have searched for the $$K^-pp$$, a bound state of a $$K^-$$ with two protons, in the $$d(pi^+, K^+)$$ reaction at 1.69 GeV/$$c$$ at J-PARC K1.8 beam line with a missing-mass resolutionof 2.7 MeV/$$c^2$$(FWHM). In this reaction, the $$K^-pp$$ is assumed to be produced as $$Lambda(1405)$$ as a doorwaysuch as $$pi^+n to K^+Lambda^*$$, $$Lambda^*p to K^-pp$$.Since the sticking probability of the $$Lambda^*$$ on proton would not be so large, coincidence of high-momentum ($$>$$ 250 MeV/$$c$$) proton(s) in large emission angles ($$39^circ<theta_{lab.}<122^circ$$) was requested to enhance the signal-to-background ratio. We have obtained an inclusive $$(pi^+, K^+)$$ spectrum in a wide missing-mass range from $$Lambda$$, $$Sigma$$ to $$Lambda(1405)$$/$$Sigma(1385)$$, for the first time. A proton coincidence spectrum shows a large proton-emission probability at around 2.27 GeV/$$c^2$$ as a broad bump. It might be attributed to the $$K^-pp$$ production. A study of decay branch suggests non-mesonic decays of $$Lambda N$$and $$Sigma N$$ are dominant rather than mesonic decays.

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