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論文

Studies of high density baryon matter with high intensity heavy-ion beams at J-PARC

佐甲 博之; 原田 寛之; 坂口 貴男*; 中條 達也*; 江角 晋一*; 郡司 卓*; 長谷川 勝一; Hwang, S.; 市川 裕大; 今井 憲一; et al.

Nuclear Physics A, 956, p.850 - 853, 2016/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:71(Physics, Nuclear)

We are designing a large acceptance heavy-ion spectrometer at J-PARC based on a Toroidal magnet to measure hadrons, lepton pairs, and event-by-event fluctuations. We are also designing a closed geometry spectrometer to measure hypernuclei to study weak decays and magnetic moments. In this presentation, the preliminary version of the designed acceleration scheme, as well as the spectrometers and their expected performance and physics results are presented.

論文

Towards a novel laser-driven method of exotic nuclei extraction-acceleration for fundamental physics and technology

西内 満美子*; 榊 泰直*; Esirkepov, T. Zh.*; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.*; 匂坂 明人*; et al.

Plasma Physics Reports, 42(4), p.327 - 337, 2016/04

 被引用回数:9 パーセンタイル:57.29(Physics, Fluids & Plasmas)

ペタワットレーザーと原子核物理学の技術を組み合わせることで、エキゾチック原子核の性質の測定を決定的に可能にする。数値シミュレーションとレーザー駆動実験により、我々は論文、西内等、Phys. Plasmas 22, 033107 (2015)で提案された「レーザー駆動エキゾチック核抽出-加速法」の展望について紹介する。この方法の特徴は、(1)フェムト秒ペタワットレーザーを、外部イオンビームによって破砕された原子核標的に照射し、(2)そして生成された短寿命の重エキゾチック原子核を数GeVの多価電荷としてまとめて一気に加速する、という画期的な方法である。

論文

Acceleration of highly charged GeV Fe ions from a low-Z substrate by intense femtosecond laser

西内 満美子; 榊 泰直; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T.*; Faenov, A.*; Skobelev, I. Yu.*; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pirozhkov, A. S.; et al.

Physics of Plasmas, 22(3), p.033107_1 - 033107_8, 2015/03

 被引用回数:60 パーセンタイル:97.99(Physics, Fluids & Plasmas)

200TWの超高強度レーザーパルスをミクロンメートルのアルミの薄膜に鉄の不純物を混ぜたターゲットに照射することで、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンが0.9GeVで加速された。低エミッタンスで、重いイオンのビームが高いQ/Mで得られることは、いろいろな分野への応用が考えられ、例えば、既存加速器技術との融合によってコンパクトなRIイオン源の開発が考えられる。

論文

Event structure and double helicity asymmetry in jet production from polarized $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 84(1), p.012006_1 - 012006_18, 2011/07

 被引用回数:25 パーセンタイル:72.31(Astronomy & Astrophysics)

重心エネルギー200GeVでの縦偏極陽子陽子衝突からのジェット生成のイベント構造と二重非対称($$A_{LL}$$)について報告する。光子と荷電粒子がPHENIX実験で測定され、イベント構造がPHYTIAイベント生成コードの結果と比較された。再構成されたジェットの生成率は2次までの摂動QCDの計算で十分再現される。測定された$$A_{LL}$$は、一番低い横運動量で-0.0014$$pm$$0.0037、一番高い横運動量で-0.0181$$pm$$0.0282であった。この$$A_{LL}$$の結果を幾つかの$$Delta G(x)$$の分布を仮定した理論予想と比較する。

論文

Identified charged hadron production in $$p + p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 and 62.4 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review C, 83(6), p.064903_1 - 064903_29, 2011/06

 被引用回数:156 パーセンタイル:99.42(Physics, Nuclear)

200GeVと62.4GeVでの陽子陽子の中心衝突からの$$pi, K, p$$の横運動量分布及び収量をRHICのPHENIX実験によって測定した。それぞれエネルギーでの逆スロープパラメーター、平均横運動量及び単位rapidityあたりの収量を求め、異なるエネルギーでの他の測定結果と比較する。また$$m_T$$$$x_T$$スケーリングのようなスケーリングについて示して陽子陽子衝突における粒子生成メカニズムについて議論する。さらに測定したスペクトルを二次の摂動QCDの計算と比較する。

論文

Azimuthal correlations of electrons from heavy-flavor decay with hadrons in $$p+p$$ and Au+Au collisions at $$sqrt{s_{NN}}$$ = 200 GeV

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; 秋葉 康之*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; 青木 和也*; Aphecetche, L.*; Aramaki, Y.*; et al.

Physical Review C, 83(4), p.044912_1 - 044912_16, 2011/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:52.71(Physics, Nuclear)

重いフレーバーのメソンの崩壊からの電子の測定は、このメソンの収量が金金衝突では陽子陽子に比べて抑制されていることを示している。われわれはこの研究をさらに進めて二つの粒子の相関、つまり重いフレーバーメソンの崩壊からの電子と、もう一つの重いフレーバーメソンあるいはジェットの破片からの荷電ハドロン、の相関を調べた。この測定は重いクォークとクォークグルオン物質の相互作用についてのより詳しい情報を与えるものである。われわれは特に金金衝突では陽子陽子に比べて反対側のジェットの形と収量が変化していることを見いだした。

論文

Measurement of neutral mesons in $$p$$ + $$p$$ collisions at $$sqrt{s}$$ = 200 GeV and scaling properties of hadron production

Adare, A.*; Afanasiev, S.*; Aidala, C.*; Ajitanand, N. N.*; Akiba, Y.*; Al-Bataineh, H.*; Alexander, J.*; Aoki, K.*; Aphecetche, L.*; Armendariz, R.*; et al.

Physical Review D, 83(5), p.052004_1 - 052004_26, 2011/03

 被引用回数:149 パーセンタイル:98.49(Astronomy & Astrophysics)

RHIC-PHENIX実験で重心エネルギー200GeVの陽子陽子衝突からの$$K^0_s$$, $$omega$$, $$eta'$$$$phi$$中間子生成の微分断面積を測定した。これらハドロンの横運動量分布のスペクトルの形はたった二つのパラメーター、$$n, T$$、のTsallis分布関数でよく記述できる。これらのパラメーターはそれぞれ高い横運動量と低い横運動量の領域のスペクトルを決めている。これらの分布をフィットして得られた積分された不変断面積はこれまで測定されたデータ及び統計モデルの予言と一致している。

口頭

レーザー駆動型重イオン源の可能性

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; 前田 祥太; et al.

no journal, , 

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでいる。高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るかが建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかが問題となってくる。しかし、既存の加速器技術におけるイオン源で達成できるQ/Mは現状$$<$$0.2程度にとどまっている。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KARENを用いてレーザー駆動イオン加速研究を行っている。レーザー自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することが可能である。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることを示唆する。本講演では、薄膜と超高強度短パルス高コントラストレーザーとの相互作用によって、高エネルギーイオンの加速に成功したことについて報告する。

口頭

Multi-charged heavy ion acceleration from the ultra-intense short pulse laser system interacting with the metal target

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; 佐甲 博之; Orlandi, R.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

クオーク物質研究や超重元素の合成過程の解明研究のために現状の大規模加速器施設の次世代計画が世界各国で進んでおり、日本の大強度陽子線加速器J-PARCでも高電流高エネルギーイオンの加速をするための議論が始まった。加速器側として、高電荷・高エネルギーの重イオンをいかに高電流にするかが重要課題である。実際問題としては、いかに小型の装置を作るか、が建設コスト削減の上で、またランニングコストを抑える上で重要である。したがってできるだけ加速器の初段において、高電荷質量比(Q/M)を持つビームを生成できるかがキーとなる。しかし、既存の加速器技術ではなかなか高Q/Mのイオンを初段で生成するのが難しい。一方、原子力機構関西光科学研究所においては、高コントラスト超高強度短パルスレーザーJ-KAREN自身の高い電場強度によってプラズマ中のイオンは高いQ/Mを実現し、かつ同時に高エネルギーにまで加速することに成功した。最適化を行えば、既存の加速器のイオン源のみならず初段の線形加速器までの置き換えが可能であることと示す結果である。

口頭

Laser-driven ion acceleration by high intensity short-pulse high-contrast laser system at JAEA

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速型のイオン加速はいろいろな応用面があることで着目され地得るが、その中でも核物理研究のための小型の加速器へのインジェクターの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$, 200TW, $$<$$10J以下のエネルギーのパラメータを用いてプラズマミラーなしで43MeVの陽子線加速に成功している。またAlの加速を行ったところ、12MeV/uまでの加速に成功し、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果である。

口頭

Ion acceleration by the 10$$^{21}$$ Wcm$$^{-2}$$ intensity high contrast laser pulses interacting with the thin foil target

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

レーザー駆動イオン加速型のイオン源はそのたぐいまれな特徴より、いろいろな応用面があることで着目されている。その中には核物理研究のための大型加速器施設への小型のインジェクターへの応用が考えられる。これを念頭に置き、JAEA KPSIにある比較的小型で高コントラスト短パルスレーザーJ-KARENを用いることで、イオン加速実験を行った。オンターゲット10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$, 200TW, $$<$$10J以下のエネルギーのパラメータを用いてAlの薄膜ターゲットを照射した。Alは12MeV/uまでのエネルギーに加速され、さらに加速されているイオンはほぼフルストリップに近い状態であることが分かった。これはレーザー駆動イオン線が重イオン加速器のコンパクトなインジェクターとして非常に有望であることを示す結果であり、世界においてもトップレベルの成果である。

口頭

レーザー駆動粒子線加速手法を用いた重イオン加速とその応用

榊 泰直; 西内 満美子; Esirkepov, T. Z.; 西尾 勝久; Pikuz, T. A.*; Faenov, A.*; Orlandi, R.; Pirozhkov, A. S.; 佐甲 博之; 匂坂 明人; et al.

no journal, , 

レーザー駆動粒子線高エネルギー加速手法は、レーザー技術の発展と共に2000年ころから世界的な研究開発が始まった。原子力機構では、レーザー駆動粒子線加速の基礎メカニズムの解明を行うとともに、レーザー集光技術の高度化を進めこれまでに40MeVまでの陽子加速に成功してきた。この技術をさらに発展させ、応用分野の拡大を図るために、重イオン加速(アルミ、鉄など)についての研究も進め、レーザー駆動手法による「レーザー電場によるイオン化」「電子が作り出す電場勾配によるイオン化」「電子衝突イオン化」などの複合効果にてイオンをフルストリップ状態まで到達させ、10MeV/核子程度まで一気に加速することに成功した。今回は、それらの報告を行う。

口頭

Proof of principle experiment of laser-driven exotic nuclei extraction-acceleration method

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

既存の加速器時術によるRIビームは核物理の分野において重要な役割を果たす。しかしながら既存の加速器技術によるRI源にはさらなるフロンティアを目指す際にいくつか限界がある。それを打破する一つの方法として、レーザー駆動型のイオン加速手法と現存の核物理における計測方法を組み合わせるというものがある。最近のレーザー技術の発展により、小型のレーザーによって、わずか10Jほどのエネルギーで10$$^{21}$$Wcm$$^{-2}$$の強度を達成するに至った。このようなレーザーと個体ターゲットとの相互作用によって、非常に高電離の重イオンを、ターゲットの化学的性質によらず、低いエミッタンスで提供できる。我々はLaser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods(LENex)を提案する。LENexにおいては、ターゲットが外部の加速器ビームで照射されて、不安定性核がターゲット中に生成された直後、超高強度レーザーで照射することで、その不安定性核を高エネルギー、高電荷で取り出す。第一ステップの原理実証実験として、J-KARENレーザーを用いて、ほぼフルストリップに近い鉄のイオンを16MeV/uまで取り出した。

口頭

Proof of principle experiment of Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration method

西内 満美子; 榊 泰直; 西尾 勝久; Orlandi, R.; 佐甲 博之; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 松川 兼也*; et al.

no journal, , 

既存の加速器技術によるRI源は核物理研究になくてはならないものであるが、現状さらなるフロンティアを目指すには限界が見えてきている。一つの解決方法として、我々は超高強度レーザー技術と既存の核物理における計測技術の組み合わせを提案する。近年の超高強度レーザー技術の進展によって、わずか10Jのエネルギーのレーザーパルスで、ターゲット上に10$$^{21}$$ Wcm$$^{-2}$$の集光強度が達成できるようになった。このようなレーザーパルスを個体薄膜ターゲットと相互作用することで、ほぼフルストリップに近い状態の重イオンを高エネルギーで取り出すことが可能である。我々は、Laser-driven Exotic Nuclei extraction-acceleration methods (LENex)を提案する。LENex法においては既存の加速器ビームで薄膜ターゲット上に不安定性核が生成された直後に超高強度レーザーによって、不安定性核を取り出す。原理実証実験の第一歩として、J-KARENレーザーを用いて、鉄のほぼフルストリップに近いイオンを16MeV/uで取り出すことに成功した。

口頭

J-PARCにおける重イオン将来計画のためのスペクトロメータ設計

佐甲 博之; 原田 寛之; 今井 憲一; 永宮 正治; 小沢 恭一郎; Saha, P. K.; 西尾 勝久; Hwang, S.

no journal, , 

核子あたり10GeV/cのJ-PARCエネルギーにおける重イオン衝突では、原子核密度の10倍程度の高バリオン密度に達すると予想されており、臨界点等、QCD相構造解明が期待されている。このような状況を踏まえ、将来的な重イオン実験のスペクトロメータの設計を進めている。この実験では、レプトン対測定により高バリオン密度の情報を直接とらえることを目指している。さらに相転移に感度のあると考えられている事象揺らぎ、多重ストレンジハドロン生成、Hダイバリオン、ハイパー核等のエキゾティックハドロンの測定を目指している。スペクトロメータはビーム軸との角度30度以上の後方を覆うソレノイドスペクトロメータと双曲磁石を用いた30度以下のダイポールスペクトロメータから構成される。ハドロン識別はTime-of-flightカウンタ、電子識別はRing Imaging Cerenkov Detector、光子の再構成は電磁カロリーメータ、ミュオン測定は鉄absorberとトラッカーにより行う。これらのGEANTによるシミュレーションの結果を示す。

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