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論文

Recent progress and future prospects of hyperon nucleon scattering experiment

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 原田 健志; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 今井 憲一*; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和; et al.

EPJ Web of Conferences, 271, p.04001_1 - 04001_7, 2022/11

https://doi.org/10.1051/epjconf/202227104001

A new hyperon-proton scattering experiment, dubbed J-PARC E40, was performed to measure differential cross sections of the $$Sigma^+ p$$, $$Sigma^- p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ scattering by identifying a lot of $$Sigma $$ particles in the momentum ranging from 0.4 to 0.8 GeV/$$c$$ produced by the $$pi^{pm}p to K^+Sigma^{pm}$$ reactions. We successfully measured the differential cross sections of these three channels with a drastically improved accuracy with a fine angular step. These new data will become important experimental constraints to improve the theories of the two-body baryon-baryon interactions. Following this success, we proposed a new experiment to measure the differential cross sections and spin observables by using a highly polarized $$Lambda$$ beam for providing quantitative information on the $$Lambda N$$ interaction. The results of three $$Sigma p$$ channels and future prospects of the $$Lambda p$$ scattering experiment are described.

論文

X ray spectroscopy on $$Xi$$$$^-$$ atoms (J-PARC E03, E07 and future)

山本 剛史; 藤田 真奈美; 後神 利志*; 原田 健志*; 早川 修平*; 細見 健二; 市川 裕大; 石川 勇二*; 鎌田 健人*; 叶内 萌香*; et al.

EPJ Web of Conferences, 271, p.03001_1 - 03001_5, 2022/11

https://doi.org/10.1051/epjconf/202227103001

X-ray spectroscopy of hadronic atoms give us various information on the strong interaction between hadrons and nuclei. At J-PARC, we are aiming for the world-first detection of the X rays from atoms with a doubly strange hyperon, $$Xi$$$$^-$$. Recently, two experiments, J-PARC E07 and J-PARC E03, have been performed for the detection of X rays from $$Xi$$$$^-$$ atoms. Overview and status of these measurements will be presented. We will also discuss future plan of X-ray spectroscopy on $$Xi$$$$^-$$-atoms, which can be performed together with high resolution $$Xi$$$$^-$$ hyper nuclear spectroscopy using newly constructed S-2S spectrometer. Preparation status will be shown in this contribution.

論文

Precise measurement of differential cross sections of the $${Sigma}^- p to {Lambda} n$$ reaction in momentum range 470-650 MeV/$$c$$

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大*; 今井 憲一*; 七村 拓野; 佐甲 博之; 佐藤 進; 田村 裕和; et al.

Physical Review Letters, 128(7), p.072501_1 - 072501_6, 2022/02

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.072501
 被引用回数：18 パーセンタイル：86.92(Physics, Multidisciplinary)

The differential cross sections of the $${Sigma}^- p to {Lambda} n$$ reaction were measured accurately for the $${Sigma}^-$$ momentum $$(p_{{Sigma}})$$ ranging from 470 to 650 MeV/$$c$$ at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Precise angular information about the $${Sigma}^- p to {Lambda} n$$ reaction was obtained for the first time by detecting approximately 100 reaction events at each angular step of $${Delta}cos{theta} = 0.1$$. The obtained differential cross sections show slightly forward-peaking structure in the measured momentum regions. The cross sections integrated for $$-0.7 < cos{theta} < 1.0$$ were obtained as $$22.5 pm 0.68 (stat.) pm 0.65 (syst.)$$ mb and $$15.8 pm 0.83(stat.) pm 0.52 (syst.)$$ mb for $$470 < p_{{Sigma}}$$ (MeV/c) $$<550$$ and $$550 < p_{{Sigma}}$$ (MeV/c)$$<650$$, respectively. These results show a drastic improvement compared to past measurements of the hyperon-proton scattering experiments. They will play essential roles in updating the theoretical models of the baryon-baryon interactions.

論文

Measurement of the differential cross sections of the $$Sigma^- p$$ elastic scattering in momentum range 470 to 850 MeV/$$c$$

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; et al.

Physical Review C, 104(4), p.045204_1 - 045204_20, 2021/10

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.104.045204
 被引用回数：19 パーセンタイル：89.84(Physics, Nuclear)

A high statistics $$Sigma p$$ scattering experiment is performed at the J-PARC Hadron Experimental Facility. Momentum-tagged $$Sigma^-$$s running in a liquid hydrogen target are accumulated by detecting the reaction with a high intensity $$pi^-$$ beam of 20 M/spill. The differential cross sections of the $$Sigma^- p$$ elastic scattering were derived with a drastically improved accuracy by identifying approximately 4,500 events from 1.72 $$times$$ 10$$^7$$ $$Sigma^-$$. The derived differential cross section shows a clear forward-peaking angular distribution for a $$Sigma^-$$ momentum range from 470 to 850 MeV/$$c$$. The accurate data will impose a strong constraint on the theoretical models of the baryon-baryon interactions.

論文

Study of $$Sigma N$$ interaction from the $$Sigma p$$ scattering experiment at J-PARC

三輪 浩司*; 藤田 真奈美; 長谷川 勝一; 細見 健二; 市川 真也; 市川 裕大; 今井 憲一*; 七村 拓野; 成木 恵; 佐甲 博之; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 1643, p.012174_1 - 012174_6, 2020/12

BB2022-0024.pdf:1.14MB

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1643/1/012174
 被引用回数：2 パーセンタイル：79.29(Astronomy & Astrophysics)

A high statistics $$Sigma p$$ scattering experiment has been performed at the K1.8 beamline in the J-PARC Hadron Experimental Facility. Data for momentum-tagged $$Sigma^-$$ beam running in a liquid hydrogen target were accumulated by detecting the $$pi^{-}p to {K}^{+}{Sigma}^{-}$$ reaction with a high intensity $$pi^-$$ beam of 20 M/spill. The number of the $$Sigma^-$$ beam was about $$1.7 times 10^7$$ in total. The $$Sigma^- p$$ elastic scattering and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering events were successfully observed with about 100 times larger statistics than that in past experiments.

論文

High statistics $$Sigma p$$ scattering experiment using high intensity pion beams at J-PARC

三輪 浩司*; 長谷川 勝一; 早川 修平; 細見 健二; 今井 憲一; 近藤 恭弘; 成木 恵; 佐甲 博之; 佐藤 進; 杉村 仁志; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 17, p.041002_1 - 041002_6, 2017/07

https://doi.org/10.7566/JPSCP.17.041002

In order to test theoretical frameworks of the Baryon-Baryon ($$BB$$) interactions and to confirm the "Pauli effect between quarks" for the first time, we have proposed an experiment (J-PARC E40) to measure low-energy hyperon-proton scattering cross sections of the $$Sigma^+ p$$, $$Sigma^- p$$ elastic scatterings and the $$Sigma^- p to Lambda n$$ inelastic scattering in the momentum range of $$400 < p ; ({rm MeV}/c) < 700$$ in the laboratory system. Experimentally, we detect two successive reactions of the $$Sigma$$ production $$(pi^{pm}p to K^+Sigma^{pm})$$ and the $$Sigma p$$ scattering ($$Sigma p to Sigma p$$) in the same liquid hydrogen target. The former is measured with two magnetic spectrometers, and the latter with a scattered proton detector (CATCH). By using a high intensity $$pi$$ beam, we estimate that more than 10000 scattering events can be identified. In this experiment, we aim to provide good quality scattering data to test the theoretical models of the $$BB$$ interaction.

論文

Precise determination of $$^{12}_{Lambda}$$C level structure by $$gamma$$-ray spectroscopy

細見 健二; Ma, Y.*; 味村 周平*; 青木 香苗*; 大樂 誠司*; Fu, Y.*; 藤岡 宏之*; 二ツ川 健太*; 井元 済*; 垣口 豊*; et al.

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2015(8), p.081D01_1 - 081D01_8, 2015/08

https://doi.org/10.1093/ptep/ptv113
 被引用回数：14 パーセンタイル：64.44(Physics, Multidisciplinary)

$$gamma$$線分光によって$$^{12}_{Lambda}$$Cハイパー核のレベル構造を精密に測定した。ゲルマニウム検出器群Hyperball2を用いて、$$^{12}$$C$$(pi^{+}, K^{+}gamma)$$反応からの4本の$$gamma$$線遷移を同定することに成功した。基底状態スピン二重項$$(2^{-}, 1^{-}_{1})$$のエネルギー間隔は直接遷移$$M1$$$$gamma$$線により、$$161.5pm0.3$$(stat)$$pm0.3$$(syst)keVと測定された。また、励起準位である$$1^{-}_{2}$$と$$1^{-}_{3}$$について、それぞれ、$$2832pm3pm4$$, keVと$$6050pm8pm7$$, keVと励起エネルギーを決定した。これらの測定された$$^{12}_{Lambda}$$Cの励起エネルギーは反応分光による$$lambda$$ハイパー核の実験研究において決定的な基準となる。

論文

A Beam position fiber counter with scintillation fibers and multi-pixel photon counter for high intensity beam operation

本田 良太郎*; 三輪 浩司*; 松本 祐樹*; 千賀 信幸*; 長谷川 勝一; 今井 憲一

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 787, p.157 - 160, 2015/07

https://doi.org/10.1016/j.nima.2014.11.084
 被引用回数：7 パーセンタイル：47.64(Instruments & Instrumentation)

J-PARCハドロン実験施設におけるシンチレーションファイバーと多ピクセル光検出器を用いたビーム一検出器を開発した。この検出器はJ-PARC K1.8ビームラインにおいてビーム運動量の測定に使用されている。またE40実験における10MHzの粒子測定に使用できるようにも設計されている。ビーム運動量の測定におけるバックグランドを抑制するために、0.8nsの時間分解能と200$$mu$$mの位置分解能が同時に要求される。この二つを満たすために直径1mmのシンチレーションファイバーを320本用いた構成を採用し、各ファイバーをMPPCで一本ずつ読み出す構成にした。本装置用に、フランスOmega社によって開発されたMPPC用ASIC、EASIROCを採用し、FPGA(SPARTAN6)を用いた制御、読出装置を開発しコントロールされている。実際のビームを用いた結果、1.68nsの時間分解能と190$$mu$$mの位置分解能を得た。

論文

Development of a tracking detector system with multichannel scintillation fibers and PPD

本多 良太郎; Callier, S.*; 長谷川 勝一; 家入 正治*; 松本 祐樹*; 三輪 浩司*; 中村 勇*; Raux, L.*; De La Taille, C.*; 田中 真伸*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 695, p.206 - 209, 2012/12

https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.10.005
 被引用回数：3 パーセンタイル：23.67(Instruments & Instrumentation)

ハイペロン-核子散乱実験はハイペロンが短寿命であることから実験が非常に困難であり、依然として統計が改善されていない。そこでわれわれはJ-PARCにおいて高統計な$$Sigma$$p散乱実験を計画しており、そのためには多チャンネルシンチレーションファイバーとMPPCを用いた飛跡検出器、Fiber Trackerの開発が不可欠である。現在われわれは試作検出器と試作読み出し回路の開発と試験を終えた。試作検出器に関しては陽子ビームを用いた試験実験を行い、エネルギー分解能15%と言う結果を得、改善の余地があることがわかると同時に、断面積を測定する検出器として十分な性能を有することを確認した。また、MPPC用の読み出しASICであるEASIROCとSiTCPを用いた試作読み出し回路を開発し、ネットワークを通じたASICの制御方を確立した。また読み出し速度14kHzを達成し本実験での目標転送速度を達成した。

論文

Beam-palarization asymmetries for the $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$ and $$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$ reactions for $$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4 GeV

Zegers, R. G. T.*; 住浜 水季*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; Dat$'e$, S.*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; et al.

Physical Review Letters, 91(9), p.092001_1 - 092001_4, 2003/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.092001
 被引用回数：128 パーセンタイル：94.59(Physics, Multidisciplinary)

$$E$$$$_{gamma}$$=1.5-2.4GeVで$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Lambda$$,$$p$$($$overrightarrow{gamma}$$,$$K$$$$^{+}$$)$$Sigma$$$$^{0}$$反応に対するビーム偏極非対称が初めて測定された。この結果は未決定のハドロン共鳴や反応機構解明に用いられる。

論文

Evidence for a narrow $$S$$ = +1 Baryon resonance in photoproduction from the neutron

中野 貴志*; Ahn, D. S.*; Ahn, J. K.*; 秋宗 秀俊*; 浅野 芳裕; Chang, W. C.*; 伊達 伸*; 江尻 宏泰*; 藤村 寿子*; 藤原 守; et al.

Physical Review Letters, 91(1), p.012002_1 - 012002_4, 2003/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.012002
 被引用回数：1023 パーセンタイル：99.84(Physics, Multidisciplinary)

$$K^{+}$$と$$K^{-}$$の両粒子を前方で測定することにより、$$^{12}$$Cを標的にした$$gamma$$n $$rightarrow$$ $$K^{+}$$$$K^{-}$$n光反応を研究した。1.54GeV/C$$^{2}$$に25MeV/C$$^{2}$$以下の幅の鋭いバリオン共鳴ピークを観測した。この共鳴ピークのストレンジネス($$S$$)は+1であった。この状態は5つのクォーク($$uudd bar{s}$$)が$$K^{+}$$と中性子に崩壊した状態であると解釈される。

口頭

J-PARCにおける、標的内蔵型TPC-4$$pi$$-spectrometerの開発

佐藤 進; 佐甲 博之; 今井 憲一; 杉村 仁志; 足立 智; 木内 隆太*; 谷田 聖*; 三輪 浩司*; 小沢 恭一郎*

no journal, , 

J-PARCハドロンホールにおける$$pi$$中間子ビームを用いて、$$Lambda$$(1405)や$$K^{-}$$pp共鳴の観測実験を行う場合、生成される複数の荷電粒子を捉えることにより、事象の再構成を行うことが望ましい。また、$$K^{-}$$中間子ビームを用いて、生成された$$LambdaLambda$$の散乱長等を測定する場合にも、複数の荷電粒子の飛跡検出が必要となる。一方で、例えば$$K^{-}$$中間子を用いて、$$Xi$$粒子を生成するとその反跳運動量は500MeV/c程度の高い値になる。これらの粒子がビーム軸方向に放出された場合には、磁場をビームに垂直に印加して運動量を測定することが、効率的であると推測される。これに伴い、磁場に平行に電場を印可し電離電子をドリフトさせる、標的内蔵型の3次元飛跡検出器TPCを開発することを試みている。現在、その3次元飛跡検出器TPCの試験器が完成し、性能試験を行っている。現状について報告する。

口頭

J-PARC E40実験における$$Sigma^+ p$$散乱事象の解析状況

七村 拓野; 市川 裕大; 早川 修平; 吉田 純也; 三輪 浩司*; 本多 良太郎*; 赤澤 雄也*; 山本 剛史

no journal, , 

核力を理解する上で、核子散乱実験は大きな役割を果たしてきた。核力をストレンジネスを含むバリオン(ハイペロン)に対して拡張した相互作用について調べる上でもハイペロン-核子散乱実験は強力な手段となるが、ハイペロンの寿命が$$10^{-10}$$sと短いことから十分な統計量を得られるような散乱実験は容易ではなかった。J-PARC E40実験はJ-PARCハドロン実験施設K1.8ビームラインにおいて、大強度の$$pi$$中間子ビームを用いたp($$pi$$$$pm$$,K$$^{+}$$)$$Sigma$$$$pm$$反応により$$Sigma$$粒子を大量に生成すること、液体水素標的とそれを囲む検出器システムCATCHを用いて二体反応の力学的再構成を行うことにより、これまで困難であった高統計の$$Sigma p$$散乱データを得ることを目的とした実験である。2019年4月までに$$Sigma^- p$$散乱および予定量のおよそ半分の$$Sigma^+ p$$散乱のデータの取得を行った。本講演では$$Sigma^+ p$$散乱のデータについての解析について述べる。本講演では実験の概要、$$Sigma^+ p$$散乱およびバックグラウンドとなる$$Sigma^+$$の崩壊粒子が関与する反応についての解析状況について紹介するとともに、2020年2月に行われる予定の残りの$$Sigma^+ p$$散乱データの取得に関しても述べる。

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