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Study of $$Xi$$-$$^{14}$$N interaction by measurement of twin hypernuclei with hybrid emulsion method at J-PARC

J-PARCにおけるハイブリッド・エマルション法を用いたツインハイパー核測定による$$Xi$$-$$^{14}$$N相互作用の研究

早川 修平; 吉田 純也

Hayakawa, Shuhei; Yoshida, Junya

ハイペロン-核子およびハイペロン-ハイペロン相互作用の研究は、一般的なバリオン-バリオン相互作用の理解に重要である。$${Lambda}N$$$${Sigma}N$$などの$$S$$=-1セクターでも、利用可能なデータは限られており、$$LambdaLambda$$$${Xi}$$Nなどの$$S$$=-2セクターに関しては、実験データはほとんどない。J-PARC E07実験は、J-PARC K1.8ビームラインで$$S$$=-2ハイパー核を調べるために実施された。1.81GeV/cの運動量を持つK-中間子ビームを使用して、ダイヤモンドターゲットで準自由$$p(K^{-}$$, K$$^{+})$$$$Xi$$-反応で$$Xi$$-ハイペロンを生成する。ハイブリッドエマルジョン法と呼ばれる、2つの粒子スペクトロメータと原子核乾板の間の情報を組み合わせた手法により、シリコンストリップ検出器と118のエマルジョンモジュールを使用して行われた。IBUKIイベントと呼ばれるツイン$$Lambda$$ハイパー核事象が、新しく開発されたスキャンシステムで発見された。エネルギーと運動量の保存則によって、$${Xi}$$-吸収点から$$^{10}$$$$_{Lambda}$$Beと$$^{5}$$$$_{Lambda}$$Heの2つの$$Lambda$$ハイパー核が生成された事象であると識別され、反応過程は、$$Xi$$- + $$^{14}$$N $$rightarrow$$ $$^{10}$$$$_{Lambda}$$Be + $$^{5}$$$$_{Lambda}$$Heであることが確認された。$$Xi$$- + $$^{14}$$N系の結合エネルギーは、1.27$$pm$$0.21MeVであると決定した。励起状態の考慮から、$$^{10}$$$$_{Lambda}$$Beのエネルギーレベルは基底状態(2-)またはスピンダブレットの他の状態(1-)であると解釈が可能であった。これは、結合エネルギーがほとんど不定性なく決定された最初のイベントでした。結合エネルギーの大きさから、引力的な$$Xi$$N相互作用により$$Xi$$-$$^{14}$$Nシステムが$$Xi$$ハイパー核という束縛状態であったことを示す。本発表では、上記の事象の結果を報告する。

The studies of hyperon-nucleon and hyperon-hyperon interactions are necessary for the understanding of general baryon-baryon interaction. Even in the $$S$$ = -1 sector such as $${Lambda}N$$ and $${Sigma}N$$, the available data is limited. As for the $$S$$ = -2 sector such as $$LambdaLambda$$ and $${Xi}N$$, there are few experimental data. The J-PARC E07 experiment was performed to investigate $$S$$ = -2 hypernuclei at J-PARC K1.8 beam line. Using a K- meson beam with the momentum of 1.81 GeV/c, $$Xi$$- hyperons are produced in the quasi-free $$p(K^{-}$$, K$$^{+})$$$$Xi$$- reaction at a diamond target. A method using combined information between two spectrometers and nuclear emulsion, called hybrid emulsion method, was conducted by using silicon-strip detectors and one hundred eighteen emulsion modules. A twin $$Lambda$$ hypernuclear event, named IBUKI event, was observed with a newly developed scanning system. At the $$Xi$$- capture point, two $$Lambda$$ hypernuclei of $$^{10}$$$$_{Lambda}$$Be and $$^{5}$$$$_{Lambda}$$He were the most likely to be produced by the conservation laws of energy and momentum. The reaction process of the IBUKI event was identified as $$Xi$$- + $$^{14}$$N $$rightarrow$$ $$^{10}$$$$_{Lambda}$$Be + $$^{5}$$$$_{Lambda}$$He. The binding energy of $$Xi$$- + $$^{14}$$N system was determined to be 1.27 $$pm$$ 0.21 MeV. From the consideration of an excited state, the energy level for $$^{10}$$$$_{Lambda}$$Be was interpreted to be the ground state (2-) or the other state of the spin doublet (1-). The IBUKI event was the first event whose binding energy was determined with a little ambiguity. The binding energy indicates a bound state of the $$Xi$$-$$^{14}$$N system by an attractive $${Xi}N$$ interaction. In this talk, we would like to report the above result of the IBUKI event.

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