第 4 章 K + 中間子識別解析
4.4 考察
本研究で開発した KID 手法を用いて計算した Λ の微分断面積は CLASの値と同程度であ ることを確認することができた。しかし、式(4.25) では系統誤差を厳密に導出していない。
virtual photon fluxは検出角度θee′ と散乱電子エネルギーEe′ に依存するため、これらの依 存性を厳密に考慮するためにはMonte Calro Simulator(Gean4) 用いたシミュレーション解 析が必要である。また、本研究ではΛ, Σ0 ピークをガウス関数と一次関数の重ね合わせで評 価したが、様々なフィット関数を用いて評価することが望まれる。これらを厳密に評価するこ とによってnnΛの微分断面積計算に適用することができる。また、本研究で開発したKID手 法を用いて H(e, e′K+)Λ/Σ0 データ用いた運動量校正を行うことにより、本実験の要求性能
∆m∼100 keVの中心値決定精度を達成することが期待できる。
4.4 考察 81
図4.17: ACカット条件を課したときのΛピークのフィット結果
図4.18: AC2カット条件を課したときのΣ0 ピークのフィット結果
82 第4章 K+ 中間子識別解析
図4.19: 仮想光子の角度依存性図：青・黒・赤線はそれぞれ散乱電子のエネルギー値が2.2,
2.1, 2.0 GeV に対応しており、HRS 運動量アクセプタンス ∆p/p = 4.5 % に対応してい る。赤枠は HRSの検出角度領域を示している。中心運動量 (pe′ = 2.1 GeV/c)、中心角度 (θee′ = 13.2◦)でのvirtual photon fluxは3.2×10−6 /(MeV·sr·e)となる。
83
第 5 章 まとめ
2013年ドイツのGSIにおいてHypHIグループがnnΛの束縛状態と思われるピークを確 認したと報告して以降、多くの理論家がnnΛ束縛状態を説明しようとしたが未だに成功して いない。そこで我々東北大グループはアメリカのジェファーソンラボ研究所(JLab)にて高い 中心値決定精度∆m∼100 keVを用いたnnΛ状態探索実験を2018年10-11月にかけて行っ た。本実験は２つのスペクトロメータ(HRS)を用いて散乱電子とK+ 中間子の測定を行う。
K+中間子側のHRSはバックグランドとしてπ+, pがK+ 中間子イベントの約100倍程度 混入する。そのためバックグランドからK+中間子イベントを選別するKID手法を本研究で 開発・性能評価を行った。第三章では、両アーム HRSのtime of flightの差から定義される coincidence timeを計算することにより、π+, pの選別を行い、π+, pの残存率のエアロゲル チェレンコフ検出器(AC)の threshold依存性を調べ、ACが正常に機能していることを確認 した。第四章ではΛ, Σ0 の欠損質量分布からΛ, Σ0イベント数の見積もりを行った。Λ, Σ0 のピークをpeak significanceで定義したFOMが最大となるAC cut tuningを行った結果、
AC1, AC2カット条件式(4.9, 4.10)を用いたときΛのpeak significanceは54となり、Λの 残存率は60 %となることがわかった。また、KID手法の評価を行うべく、Λの微分断面積の 計算を行った結果dσΛ/dΩ = 400±20+190−130 nb/srとなった。Λの微分断面積を計算し同じく JLabで測定されたCLASのΛの微分断面積 dσΛ/dΩ = 360 nb/srと比較すると誤差の範囲 内で一致している。この結果からKID手法は正しく機能していることを確認できた。本研究 で確立したKID手法をnnΛ 解析に適用させることにより、nnΛ状態の探索を行うことがき でる。
84
参考文献
[1] E. Rutherford The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Jour-nal of Science, 21669 (1911).
[2] H. Hotchi et al., Phys. Rev. C,64 044302 (2001).
[3] O. Hashimoto et al., Prog. Part. Nucl. Phys. 57 564 (2006).
[4] 相田元気, 修士論文, 東北大学大学院理学研究科, 2017年. [5] A.R. Bodmer et al., Phys. Rev. C, 311400 (1985).
[6] M. Danysz, et al.,The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 44348 (1953).
[7] G. Bohm et al., Nucl. Phys. B, 4, 511 (1968).
[8] R. Bertini et al., Nucl. Phys. A, 360 315, (1981).
[9] T. Miyoshi et al. (HNSS Collaboration), Phys. Rev. Lett.90 232502 (2003).
[10] M.E. McCracken et al. (CLAS Collaboration), Phys. Rev. C, 81 025201 (2010).
[11] T. Gogami, Ph.D. Thesis, Tohoku Univ., (2014).
[12] J.A. Kadyk, et al., Nucl. Phys. B, 27 13 (1971).
[13] H.W. Bertini, Phys. Rev. 188 1711. (1969).
[14] I. Bombaci, ArXiv:1601.05339 (1997).
[15] C. Rappold et al., Phys. Rev. C, 88041001 (2013).
[16] J.H.E. Mattauch et al., Nucl. Phys.67 1 (1965).
[17] R.A. Brandenburg et al., Phys. Rev. A, 294 305 (1978).
[18] E. Hiyama et al., Phys. Rev. C, 89061302 (2014).
[19] M.Q. Tran et al., SAPHIR Collaboration, Phys. Lett. B, 455 20 (1998).
[20] https ://www.gsi.de/en/researchaccelerators/acceleratorfacility.html (2018).
[21] M. Juric et al., Nucl. Phys. B, 52 1 (1973).
[22] I.R. Afnan et al., Phys. Rev. C, 92054608 (2015).
[23] O. Hashimoto et al., Nucl. Phys. A, 835121 (2010).
[24] F. Pilat, Proceedings of LINAC2012, TH3A02 792 (2012).
[25] K.G. Fissum et al., Nucl. Inst. and Meth. A, 474108 (2001).
[26] L. Tanget al.,PAC45 http://www.jlab.org/exp prog/proposals/17/PR12-17- 003.pdf (2018).
[27] http ://hallaweb.jlab.org/equipment/highresol.html (2018).
85
[28] http://hallcweb.jlab.org/DocDB/0008/000814/001/FADC250UsersManual.pdf (2018).
[29] http ://coda.jlab.org/drupal/filebrowser/download/939631 (2018).
[30] J. Arcorn et al., Nucl. Inst. and Meth. A, 522 294 (2004).
[31] C. Amsler et al. (Particle Data Group), Phys. Lett. B, 667 1 (2018).