Strange nuclear physics at J-PARC

J-PARC で展開される
ハドロン物理（理論）
- ストレンジネス核物理 1. Introduction
• J-PARC について
• ストレンジネス核物理、その前に。
• 広がる原子核の世界
KEK Theory Center/IPNS
Akinobu Doté
2. Hypernuclei
3. Kaonic nuclei
4. Summary
高エネルギー加速器科学セミナー I
2012. 6. 19 @ KEK
1. Introduction
J-PARCについて
What is J-PARC?
J-PARC
KEK
KEKから常磐道を北上すること、
約80km, 約1時間半。。。
茨城県東海村
日本原子力研究開発機構 (JAEA)
KEK・JAEA共同の施設
2009年より本格稼働中
J-PARC
= Japan Proton Accelerator Research Complex
大強度陽子加速器施設
What is J-PARC?
http://j-parc.jp/public/Hadron/ja/facility.html#HDhall
30GeV
陽子
ハドロン実験！
What is J-PARC?
http://j-parc.jp/public/Hadron/ja/facility.html#HDhall
ハドロンホール内部
ニッケルターゲット
K中間子、π中間子、
反陽子
What is J-PARC?
http://j-parc.jp/public/Hadron/ja/facility.html#HDhall
ストレンジネス核物理
1. Introduction
ストレンジネス核物理、その前
に。
猫 50cm=0.5m
原子核ってどんなもんだっけ？
タンパク質数10 nm = 10-8m
水分子 3Å = 3×10-10m
原子 1Å = 10-10m
原子核 10 fm = 10-14m
陽子 1 fm = 10-15m
q
qq
猫 50cm=0.5m
原子核ってどんなもんだっけ？
タンパク質数10 nm = 10-8m
水分子 3Å = 3×10-10m
原子 1Å = 10-10m
原子核 10 fm = 10-14m
陽子 1 fm = 10-15m
q
qq
原子核ってどんなもんだっけ？
原子核＝陽子・中性子からなる有限量子多体系
安定核…約３００種
陽子数Ｚ
82
208Pb
126
40
20 Ca
20
中性子数Ｎ
原子核ってどんなもんだっけ？
原子核の基本的な性質
陽子数Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
… 通常核密度 (Normal density)
ρ0 = 0.17fm-3
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，…
中性子数Ｎ
原子核ってどんなもんだっけ？
原子核の基本的な性質
陽子数Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3. テンソル力（Tensor suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，…
中性子数Ｎ
原子核ってどんなもんだっけ？
原子核の基本的な性質
陽子数Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3. テンソル力（Tensor suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
Mayer and Jensenによる
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，
… 」（1949）
「強い LS力を持つ Shell model
中性子数Ｎ
原子核ってどんなもんだっけ？
シェルモデル的描像
原子核の基本的な性質
陽子数Ｚ
二つの飽和性
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
3.
テンソル力（Tensor
suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
平均一体場
が形成され、
Z>20の核で
B / A ≒ 8 MeV
その中で陽子・中性子が
様々な配位を取る。
126
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
Mayer and Jensenによる
20
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，
… 」（1949）
「強い LS力を持つ Shell model
中性子数Ｎ
原子核ってどんなもんだっけ？
シェルモデル的描像
原子核の基本的な性質
二つの飽和性
クラスター的状態
陽子数Ｚ
密度の飽和性：
核力の性質に起因 208Pb
どんな原子核でも密度は一定
82
1.
斥力芯
… 通常核密度 (Normal density) ρ0 = 0.17fm-3
2. 交換力
４Ｈｅ
3. テンソル力（Tensor suppression）
束縛エネルギーの飽和性：
平均一体場
が形成され、
１２Ｃ
Z>20の核で B / A ≒ 8 MeV
その中で陽子・中性子が
様々な配位を取る。
40
20 Ca
魔法数 (Magic number)
126
個性を持ったサブユニット
（＝クラスター，Cluster）を持つ
特定の陽子・中性子数を持つ原子核が特別に安定
Mayer and Jensenによる
20
軽い核
２，８，２０，２８，５０，８２，１２６，
… 」（(A<16)
「強い LS力を持つ Shell 
model
1949）
4He （α）を単位

中性子数Ｎ
1. Introduction
広がる原子核の世界
Nucleus ＝ Quantum many-body system
composing of Proton and Neutron
Stable nuclei … ～ 300
Nuclear chart
Proton number Z
82
40
20 Ca
208Pb
126
20
Neutron number N
Nucleus ＝ Quantum many-body system
composing of Proton and Neutron
Stable nuclei … ～ 300
Unstable nuclei … ～３０００
Nuclear chart
Proton number Z
82
208Pb
Far from the stable line
|N-Z|の大きな原子核
40
20 Ca
20
126
アイソスピン方向へ原子核を拡張
Radioactive Isotope Beam Factory
Neutron number N
@ RIKEN
http://www.rarf.riken.go.jp/newcontents/contents/facility/RIBF.html
In J-PARC, …
we will extend the nuclear world
to the direction of strangeness!
… Strange Nuclear Physics
Strange Nuclear Physics
Quarks
We can buy any quark for \200 at a KEK shop!
Strange Nuclear Physics
Generation
Quarks
1st
2nd
3rd
1.5～4.5 MeV
1.0～1.4 GeV
174 GeV
5～8.5 MeV
80～155 MeV
4.0～4.5 GeV
Charge
+2/3
-1/3
Strange Nuclear Physics
Quarks
1st
Generation
2nd
3rd
1.5～4.5 MeV
1.0～1.4 GeV
174 GeV
5～8.5 MeV
80～155 MeV
4.0～4.5 GeV
Charge
+2/3
-1/3
u
ud
u
dd
Proton Neutron
Nucleus
Strange Nuclear Physics
Quarks
Generation
1st
2nd
3rd
1.5～4.5 MeV
1.0～1.4 GeV
174 GeV
5～8.5 MeV
80～155 MeV
4.0～4.5 GeV
Charge
+2/3
-1/3
u
ud
Proton
u
dd
Neutron
d
u
s
Strange Nuclear Physics
Baryon = qqq
Octet Baryon
[uus]
Strangeness -1
(S=-1)
Strangeness -2
(S=-2)
Hyperons = baryons involving s-quarks
Strange Nuclear Physics
Quarks
Generation
1st
2nd
3rd
1.5～4.5 MeV
1.0～1.4 GeV
174 GeV
5～8.5 MeV
80～155 MeV
4.0～4.5 GeV
Charge
+2/3
-1/3
u
ud
Proton
u
dd
Neutron
d
u
・・・
s
Hyperon
(Λ, Σ, Ξ)
Hypernucleus
Expanding the nuclear world to …
Expanding the nuclear world to …
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world to …
Strangeness S
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world to …
Strangeness S
3D nuclear chart
… Strangeness as the 3rd axis
2. Hypernuclei
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
p = uud, n=udd
… 核子は up, down quark から成る。
次に重い strangeness quarkを持つ粒子
を原子核の中へ！
S = -1: Λ = uds, Σ+ = uus, Σ0 = uds, Σ- = dds
S = -2: Ξ0 = uss, Ξ- = dss
New magic number
N=16
Hyperon
を通してストレンジネスを原子核の中に。
Alpha
…condensation
ハイパー核 (Hypernuclei)
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
p-shell Λ hypernuclei
s-shell Λ hypernuclei
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
Expanding the nuclear world
Strangeness
S
12

Be ?
p-shell Λ hypernuclei
s-shell Λ hypernuclei
New magic number
N=16
Alpha
condensation
Neutron
halo
2. Hypernuclei
ハイパー核に固有の現象
ハイパー核に固有の現象
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
Genuine hyper nuclear state
Λが対称軸と並行なp軌道
…核子では禁止される。
9Be-analog
state
Λが対称軸に垂直なp軌道
…核子でも可能。
理論: T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda and T. Yamada,
Prog. Theor. Phys. Suppl. 81, 42 (1985)
(π+, K+)
実験: (KEK E336) O. Hashimoto and H. Tamura,
Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
ハイパー核に固有の現象
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
例:
9
理論: T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda and T. Yamada, Prog. Theor. Phys. Suppl. 81, 42 (1985)
実験: (KEK E336) O. Hashimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
ΛBe
• Impurity effect
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
例:
理論: T. Sakuda and H. Bando, Prog. Theor. Phys. 78, 1317 (1987)
理論: T. Yamada, K. Ikeda, H. Bando and T. Motoba, Prog. Theor. Phys. 71, 985 (1984)
20 Ne
Λ
21 Ne
Λ
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。
例:
7 6 Li
Λ
ΛLi
6Li
p
→ 7ΛLi : 19±4% shrinkage by Λ
実験: Tanida et al., PRL 86, 1982 (2001)
理論 : T. Motoba, H. Bando, K. Ikeda, PTP 70, 189 (1983).
n
n
Λ
4He
7
p
E. Hiyama et al., PRC 59, 2351 (1999); NPA 684, 227 (2001).
ハイパー核に固有の現象
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
例:
9
ΛBe
• Impurity effect
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。例:
7
ΛLi
• Channel coupling
核子とΔ（核子の励起状態）の質量差に比べ、ハイペロン間の質量差は小さい。
Mixingが生じやすい
Δ
~300MeV
ΣN
ΛN
N
S=0
~80MeV
S=-1
ΞN
ΛΛ
~30MeV
S=-2
ハイパー核に固有の現象
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
例:
9
ΛBe
• Impurity effect
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。例:
7
ΛLi
• Channel coupling
核子とΔ（核子の励起状態）の質量差に比べ、ハイペロン間の質量差は小さい。
Mixingが生じやすい
• Coherent ΛN-ΣN coupling
Y. Akaishi, T. Harada, S. Shinmura and K. S. Myint, PRL 84 (2000) 3539
原子核の状態を変化させない。（ΛN→Σ0N ）
元の原子核が高いアイソスピンを持っているほど、効果は大きくなる。
中性子過剰核の安定化
• 中性子過剰ハイパー核
ハイパー核に固有の現象
原子核にストレンジネス（ハイペロン）が加わることで何か「新しい状態」ができるか？
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンΛ は核子から Pauli blockを受けないために実現する状態。
核子の場合、Pauli blockで禁止される状態。
例:
9
ΛBe
• Impurity effect
ハイペロンΛが加わることで、原子核の性質（特にクラスター構造をもつ核のサイズ）が変化。
• Glue-like effect
ハイペロンΛからの引力によって、クラスター構造を持つ原子核のサイズが変化。例:
7
ΛLi
• Channel coupling
核子とΔ（核子の励起状態）の質量差に比べ、ハイペロン間の質量差は小さい。
Mixingが生じやすい
• Coherent ΛN-ΣN coupling
Y. Akaishi, T. Harada, S. Shinmura and K. S. Myint, PRL 84 (2000) 3539
原子核の状態を変化させない。（ΛN→Σ0N ）
元の原子核が高いアイソスピンを持っているほど、効果は大きくなる。
中性子過剰核の安定化
• 中性子過剰ハイパー核
K. S. Myint and Y. Akaishi, PTPS 146, 599 (2002)
2. Hypernuclei
ハイパー核研究の現状
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ相互作用すら確立したものがない！
通常原子核の場合
しっかり決まった
ＮＮ相互作用
２体系
３体系
４体系
多体系
Top-down approach
数千ものNN散乱データ
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ相互作用すら確立したものがない！
通常原子核の場合
しっかり決まった
ＮＮ相互作用
ハイパー核の場合
数千ものNN散乱データ
しっかり決まった
YＮ / YY 相互作用
２体系
２体系
３体系
３体系
４体系
４体系
多体系
多体系
Top-down approach
Top-down approach
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ相互作用すら確立したものがない！
通常原子核の場合
ハイパー核の場合
YN scattering data … ～ 40 しっかり決まった
data
しっかり決まった
ＮＮ相互作用
非常に少ない ΛN 散乱データ
YＮ / YY 相互作用
２体系
２体系
ハイペロンは
３体系 weak decay してしまう…
YY
scattering
- : cτ
Λ４体系
→ pπ
=7.89cm
３体系
data … 0 !
４体系
低エネルギー散乱が非常に困難
多体系
Top-down approach
多体系
Top-down approach
C. B. Dover and H. Feshbach, Ann. Phys. 198, 321 (1990)
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ相互作用すら確立したものがない！
通常原子核の場合
しっかり決まった
ＮＮ相互作用
ハイパー核の場合
非常に少ない ΛN 散乱データ
２体系
しっかり決まった
YＮ / YY 相互作用
２体系
ハイペロンは
３体系 weak decay してしまう…
３体系
Λ４体系
→ pπ- : cτ =7.89cm
４体系
低エネルギー散乱が非常に困難
多体系
Top-down approach
多体系
Top-down approach
ハイパー核研究のややこしい点
… YY はもちろん、ＹＮ相互作用すら確立したものがない！
通常原子核の場合
しっかり決まった
ＮＮ相互作用
ハイパー核の場合
非常に少ない ΛN 散乱データ
完全には決まっていない
しっかり決まった
ＹＮ，ＹＹ相互作用
YＮ / YY 相互作用
２体系
２体系
２体系
ハイペロンは
３体系 weak decay してしまう…
Λ４体系
→ pπ- : cτ =7.89cm
理論計算
３体系
３体系
４体系
４体系
実験結果
低エネルギー散乱が非常に困難
多体系
Top-down approach
多体系
多体系
Top-down
approach
Top-down and
Bottom-up
approach
YN / YY相互作用の現状
S = -1
• ΛN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
(Original) H. Hotchi et al., Phys. Rev. C64, 044302 (2001)
Quoted from O. Hashimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
• ΛN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
ハイペロン Λ の場合であっても、平均場が出来ている。
Λ はその平均場の中を運動している。
O. Hashimoto and H. Tamura, Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
Experiment
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
Potential for a nucleon
89Y
(π+, K+) 89ΛY
Potential for a Lambda
r
r
Λ
N
-V0Λ
≒ -30 MeV
-V0N
≒ -50 MeV
V0 N
UN r  
1  exp  r  R  a 
U  r  
V0 
1  exp  r  R  a 
YN / YY相互作用の現状
Hypernuclear
γ-ray spectroscopy
with Hyperball
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
S = -1
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
By comparison of these data with theoretical results,
ΛN interaction is gradually revealed …
- Spin-spin interaction: small
- LS interaction: small
- Tensor force contribution …
Ge detectorで４π覆って、
ガンマ線を捕らえる。
O. Hashimoto and H. Tamura,
Prog. Part. Nucl. Phys. 57, 564 (2006)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
4He
(K-, π-) 4ΣHe
T. Nagae et al., Phys. Rev. Lett. 80, 1605 (1998)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-isospin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
4He
(K-, π-) 4ΣHe
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
Experiment
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-isospin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
P. K. Saha et al., Phys. Rev. C70, 044613 (2004)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
P. Khaustov et al., Phys. Rev. C61, 054603 (2000)
T. Fukuda et al., Phys. Rev. C58, 1306 (1998)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-ispspin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力？ V0Ξ = 14 MeV (?)
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-isospin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力？ V0Ξ = 14 MeV (?)
• ΛΛ interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力 ΔBΛΛ ≒ 1 MeV
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
6 He
ΛΛ
Emulsion exp.
(Nagara event)
H. Takahashi et al., Phys. Rev. Lett. 87, 212502 (2001)
YN / YY相互作用の現状
S = -1
Λが原子核中で感じる一体ポテンシャル
（Woods-Saxon型）の深さ
• ΛN interaction
 Attractive ΛN ～2/3 NN, V0Λ ≒ 30 MeV
 Small spin-spin, weak LS, tensor force
• ΣN interaction
89Y
(π+, K+) 89ΛY
p-shell Λ hypernuclei
with Hyperball
… よく分かっていない?
 Strong spin-isospin dependence
… 4ΣHeのみ束縛, BΣ= 4.4 MeV
 平均的には斥力
Experiment
V0Σ ≒ -90 MeV
4He
28Si
(K-, π-) 4ΣHe
(π-, K+) spectrum
S = -2
• ΞN interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力？ V0Ξ = 14 MeV (?)
• ΛΛ interaction
… ほとんど分かっていない
 弱い引力 ΔBΛΛ ≒ 1 MeV
12C(K-,
K+)12ΞBe (?)
6 He
ΛΛ
Emulsion exp.
(Nagara event)
H. Takahashi et al., Phys. Rev. Lett. 87, 212502 (2001)
YN / YY相互作用の現状
ΛN相互作用はかなり分かってきたが、その他は依然良く分かってないのが実情。。。
もちろん、理論サイドも研究を頑張っている。
Base on One Boson Exchange Potential
• Nijmegen potential … HC, SC, NSC97, ESC04, 08, 10, …
• Juelich potential (←Bonn potential)
Based on Quark model
• Quark cluster model (Oka, Yazaki)
• fss2 - Quark model + RGM - (Fujiwara, Kyoto-Niigata group)
Lattice計算で、QCDから直接核力を求めてしまおう !
根村英克 (東北大)
村野啓子 (KEK)
青木慎也, 石井理修, 佐々木健志 (筑波大)
初田哲男, 土井琢身 (理研)
池田陽一 (東工大)
井上貴史 (日大)
YN/YY interaction at SU(3) limit on Lattice
mu=md=ms / Large quark mass (mπ ～ 800MeV)
1S
0
NN
 nn, pp
3S
1
NN
 pn … deuteron
T. Inoue, et al. (HAL collaboration),
Prog. Thoer. Phys. 124, 591 (2010)
YN/YY interaction at SU(3) limit on Lattice
mu=md=ms / Large quark mass (mπ ～ 800MeV)
1S
0
3S
1
NN
 nn, pp
V(1)
1S ,
0
NN
 pn … deuteron
ΛΛ-ΞN-ΣΣ (S=-2)
斥力芯なし、引力のみ！
T. Inoue, et al. (HAL collaboration),
Prog. Thoer. Phys. 124, 591 (2010)
YN/YY interaction at SU(3)
limit on Lattice
1
S0, ΛΛ-ΞN-ΣΣ
mu=md=ms / Large quark mass V(1)
(mπ ～ 800MeV)
(S=-2)
斥力芯なし、引力のみ！
Quark cluster modelとも無矛盾
… Quark間のPauli-blockが
効かないチャネル
M. Oka, K. Shimizu and K. Yazaki,
Nucl. Phys. A 464, 700 (1987)
束縛状態を作るのか？
… H-dibaryon (uuddss)
R. L. Jaffe, Phys. Rev. Lett. 38, 195 (1975)
T. Inoue, et al. (HAL collaboration),
Prog. Thoer. Phys. 124, 591 (2010)
YN/YY interaction at SU(3)
limit on Lattice
1
V(1) S0, ΛΛ-ΞN-ΣΣ
mu=md=m
Lattice
s / Large quark mass (mπ ～ 800MeV)
(S=-2)
で求めたポテンシャルを
使って、二体問題を解いたところ、
斥力芯なし、引力のみ！
束縛状態が得られた！
Quark cluster modelとも無矛盾
… Quark間のPauli-blockが
効かないチャネル
M. Oka, K.までの計算。
Shimizu and K. Yazaki,
ただし mπ=673MeV
Nucl. Phys. A 464, 700 (1987)
クォーク質量が軽くなると？？？
束縛状態を作るのか？
… H-dibaryon (uuddss)
L. collaboration),
Jaffe, Phys. Rev.
T. Inoue, et al. R.
(HAL
Phys. Rev. Lett. 106, 162002 (2011)
Lett. 38, 195 (1975)
T. Inoue, et al. (HAL collaboration),
Prog. Thoer. Phys. 124, 591 (2010)
H-dibaryon探索実験 @KEK
ΛΛ thresholdとΞN thresholdの間に
ΛΛ inv. massのenhancement
H-dibaryonは共鳴状態として
存在か？？
Hypernuclear experiments at J-PARC
as of 2011
E05: Spectroscopic study of Ξ-hypernucleus, 12ΞBe, via the 12C(K-, K+) reaction
(T. Nagae)
--- Search for Ξ-hypernucleus, 12ΞBe
E07: Systematic study of double strangeness system with an emulsion-counter
hybrid method (K. Imai, K. Nakazawa, H. Tamura)
E10: Study on Λ-hypernuclei with the charge-exchange reaction
(A. Sakaguchi)
--- Study of neutron-rich Λ-hypernuclei
E13: Gamma-ray spectroscopy of light hypernuclei
(H. Tamura)
--- Systematic study of light Λ-hypernuclei
E18: Coincident measurement of the weak decay of 12ΛC and the three-body weak
interaction process (H. Bhang, H. Outa, H. Park)
E22: Exclusive study on the ΛN weak interaction in A=4 Λ-hypernuclei
(S. Ajimura, A. Sakaguchi)
E40: Measurement of the cross sections of Σp scattering
(K. Miwa)
--- Study of ΣN interaction
Hypernuclear experiments at J-PARC
E05: Spectroscopic study of Ξ-hypernucleus,
(T. Nagae)
--- Search for Ξ-hypernucleus, 12ΞBe
12 Be,
Ξ
as of 2011
via the 12C(K-, K+) reaction
E07: Systematic study of double strangeness system with an emulsion-counter
hybrid method (K. Imai, K. Nakazawa, H. Tamura)
E10: Study on Λ-hypernuclei with the charge-exchange reaction
(A. Sakaguchi)
--- Study of neutron-rich Λ-hypernuclei
E13: Gamma-ray spectroscopy of light hypernuclei
(H. Tamura)
--- Systematic study of light Λ-hypernuclei
E18: Coincident measurement of the weak decay of 12ΛC and the three-body weak
interaction process (H. Bhang, H. Outa, H. Park)
E22: Exclusive study on the ΛN weak interaction in A=4 Λ-hypernuclei
(S. Ajimura, A. Sakaguchi)
E40: Measurement of the cross sections of Σp scattering
(K. Miwa)
--- Study of ΣN interaction
3. Kaonic nuclei
More exotic nuclear system with strangeness
What is Kaonic nucleus?
Hypernuclei…
d
u
s
Hyperon
baryon = qqq
Nucleus
Strangeness is introduced
through baryons.
What is Kaonic nucleus?
Strangeness is introduced
through mesons …
ubar
s
K- meson
meson = qqbar
quark (q) and
anti-quark (qbar) pair
Nucleus
Kaonic nuclei !
K-p interaction is very attractive?
1405
Λ(1405)
Excited state of Λ
Energy [MeV]
Mysterious state???
1190
Σ
Hyperons
1115
Λ
940
p, n
Mysterious state; Λ(1405)
Quark model prediction … calculated as 3-quark state
Λ(1405) can’t be well reproduced
as a 3-quark state!
calculated Λ(1405)
observed Λ(1405)
q
qq
N. Isgar and G. Karl, Phys. Rev. D18, 4187 (1978)
K-p interaction is very attractive?
1435
1405
p + KΛ(1405)
Excited state of Λ
Energy [MeV]
Mysterious state???
1190
Σ
Hyperons
1115
Λ
940
p, n
K-p interaction is very attractive?
p + KΛ(1405)
1435
1405
Excited state of Λ
Energy [MeV]
Not
3 quarkstate???
state,
Mysterious
but
I=0 Proton-K- bound state
with 30MeV
binding energy?
Σ
1190
Hyperons
Λ
1115
q
qq
940
u
ud
p, n
ubar
s
Energy [MeV]
K-p interaction is very attractive?
1435
1405
p + KΛ(1405)
1325
Σ+π
1190
Λ(1405)はどんどん
πΣに壊れていく。
崩壊幅
Σ = 50MeV
… 安定な状態ではない。
Hyperons
1115
Λ
940
p, n
Interests of Kaonic nuclei
Kaonic nucleus
Proton
K-
=
K-
• Nuclear structure change.
Highly dense state.
if the interaction is so attractive…
Λ(1405)
 Deeply
• Self-bound
Kbar-nuclear system
bound below πΣ threshold
(main decay channel)
KNNN…
Possible to exist as
a quasi-bound state
with narrow
width
ΣπNN…
K nuclear state
Theoretical studies with a phenomenological KbarN potential
• Y. Akaishi and T. Yamazaki, PRC 52, 044005 (2002)
Phenomenological KbarN potential (AY KbarN potential)
1. Free KbarN scattering data
2. 1s level shift of kaonic hydrogen atom
3. Binding energy and width of Λ(1405)
Strongly
attractive
KN
I 0
V
Λ(1405) = I=0 K- p quasi-bound state
with 27 MeV binding energy
3HeK-
… 100MeV binding with a narrow width of 20MeV.
(a simple model calculation)
Deeply bound kaonic nuclei !
• A. D., H. Horiuchi, Y. Akaishi and T. Yamazaki, PLB 590, 51 (2004); PRC 70, 044313 (2004)
Systematic study of light kaonic nuclei (3HeK- to 11CK-) with
AMD + G-matrix (effective NN potential ) + AY KbarN potential
shows their interesting properties…
Theoretical studies with a phenomenological KbarN potential
Nucleus-K- threshold
0.0
-20.0
ppnK
pppK
pppnK
6BeK
8BeK
9BK
(simple AMD)
E(K) [MeV]
-40.0
-60.0
Σπ threshold
Width (Σπ, Λπ)
-80.0
-100.0
-120.0
-140.0
K- -160.0
meson is deeply bound in light nuclei.
Binding energy ～ 100MeV
A. D., H. Horiuchi, Y. Akaishi and T. Yamazaki,
PLB 590 (2004) 51; PRC 70 (2004) 044313.
Theoretical studies with a phenomenological KbarN potential
Shrinkage and dense state!?
4 fm
4 fm
pppK-
Density [fm-3]
0.00
0.14
Density [fm-3]
0.00
0.75
1.50
3He
3HeK-
Total B.E. = 6.0 MeV
Central density = 0.14 fm-3
Rrms= 1.59 fm
Total B.E. = 118 MeV
Central density = 1.5 fm-3
Rrms= 0.72 fm
Due to the K- attraction,
3 protons can be bound
with fanny structure?
A. D., H. Horiuchi, Y. Akaishi and T. Yamazaki,
PLB 590 (2004) 51; PRC 70 (2004) 044313.
Theoretical studies with a phenomenological KbarN potential
Drastic change of nuclear structure!?
Binding energy of K= 104 MeV
8Be
= 4p + 4n
4He = 2p + 2n
（α）
↓
8Be = 4He×2
α cluster
4He
4He
Density (/fm^3)
0.0
0.41
0.10
0.83
0.20
88Be
BeK-
Rrms
Rrms == 1.42
2.46fm
fm
ββ == 0.55
0.63
Centraldensity
density== 0.76
0.10 /fm^3
Central
/fm^3
A. D., H. Horiuchi,
4.5 normal
densityY. Akaishi and T. Yamazaki,
PLB 590 (2004) 51; PRC 70 (2004) 044313.
Theoretical studies with a phenomenological KbarN potential
Drastic change of nuclear structure!?
8Be
: well-developed clustering structure (2α structure)
8BeK-
: clustering structure disappears.
8Be
8BeK-
7 fm
Density [fm-3]
0.0
0.10
0.20
Density [fm-3]
0.0
0.41
0.83
A. D., H. Horiuchi, Y. Akaishi and T. Yamazaki,
PLB 590 (2004) 51; PRC 70 (2004) 044313.
According to theoretical study with
a phenomenological KbarN potential,
1. Kaonic nuclei are deeply bound!
Binding energy of K- > 100 MeV
2. Strong attraction of K- changes
nuclear structure drastically!
3. Dense state is formed in kaonic nuclei,
against the nuclear saturation property.
(averaged density: 2～ 4 ρ0
ρ0 = 0.17 fm-3… normal nuclear density)
These days, K-pp has been focused
in both of theoretical and experimental studies!
KProton
=
Λ(1405)
3HeK-,
K
P
P
Most essential
kaonic nucleus!
pppK-,
4HeK-, pppnK-,
…
8BeK-,
…
Complicated
nuclear system
with K-
Theoretical studies of K-pp
Since K-pp is a three-body system,
it can be studied with various methods:
•Doté, Hyodo, Weise
PRC79, 014003(2009)
Variational with a chiral SU(3)-based KbarN potential
•Akaishi, Yamazaki
ATMS
PRC76, 045201(2007)
with a phenomenological
•Ikeda, Sato
KbarN potential
PRC76, 035203(2007)
Faddeev with a chiral SU(3)-derived KbarN potential
•Shevchenko, Gal, Mares
Faddeev with a phenomenological
•Wycech, Green
PRC76, 044004(2007)
KbarN potential
PRC79, 014001(2009)
Variational with a phenomenological KbarN potential (with p-wave)
•Arai, Yasui, Oka
Uchino, Hyodo, Oka
PTP119, 103(2008)
PTP119, 103(2008)
Λ* nuclei model
•Nishikawa, Kondo
PRC77, 055202(2008)
Skyrme model
All studies predict that K-pp can be bound!
Theoretical studies of K-pp
Since K-pp is a three-body system,
it can be studied with various methods:
•Doté, Hyodo, Weise
PRC79, 014003(2009)
Variational with a chiral SU(3)-based KbarN potential
•Akaishi, Yamazaki
ATMS
PRC76, 045201(2007)
with a phenomenological
•Ikeda, Sato
KbarN potential
PRC76, 035203(2007)
Faddeev with a chiral SU(3)-derived KbarN potential
•Shevchenko, Gal, Mares
Faddeev with a phenomenological
•Wycech, Green
PRC76, 044004(2007)
KbarN potential
PRC79, 014001(2009)
Variational with a phenomenological KbarN potential (with p-wave)
•Arai, Yasui, Oka
Uchino, Hyodo, Oka
PTP119, 103(2008)
PTP119, 103(2008)
Λ* nuclei model
•Nishikawa, Kondo
PRC77, 055202(2008)
Skyrme model
All studies predict that K-pp can be bound!
Theoretical studies of K-pp
Width (KbarNN→πYN) [MeV]
0
20
40
60
80
100
120
140
0
Doté, Hyodo, Weise [1]
(Variational, Chiral SU(3))
-20
-40
Akaishi, Yamazaki [2]
(Variational, Phenomenological)
-60
-80
Shevchenko, Gal, Mares [3]
(Faddeev, Phenomenological)
Ikeda, Sato [4]
(Faddeev, Chiral SU(3))
-100
「100MeV以下の束縛、かなり広い崩壊幅」
-120
-140
Using S-wave KbarN potential
constrained by experimental data.
… KbarN scattering data,
Kaonic hydrogen atom data,
“Λ(1405)” etc.
しかし手法・相互作用によって計算結果はバラけている。。。
[1] PRC79, 014003 (2009)
[2] PRC76, 045201 (2007)
[3] PRC76, 044004 (2007)
[4] PRC76, 035203 (2007)
Ｋ原子核に関係する実験
K-pp search
• K- absorption on various targets / Invariant mass Λp
@ FINUDA collaboration, DAΦNE, Frascati National Laboratories
M. Angello et. al., Phys. Rev. Lett. 94, 212303 (2005)
• Heavy ion collision (Ni+Ni) / Invariant mass Λp
@ FOPI group, GSI
N. Herrmann, Proc. of EXA’05, Austrian Academy of Sciences Press, (2005), p73
• Anti-proton annihilation on 4He / Invariant mass Λp
@ OBELIX group, CERN
G. Bendiscioli et. al., Nucl. Phys. A789, 222 (2007)
• p+p -> K+ + Λ + p / Invariant mass Λp
@ DISTO group, SATURNE, Saclay
T. Yamazaki et. al., Phys. Rev. Lett. 104, 132502 (2010)
K-ppn search
• 4He (Stopped K-, n), 4He (Stopped K-, p) / Mssing mass
@ KEK-E471, E549
M. Sato et. al., Phys. Lett. B659, 107 (2008),
H. Yim et. al., Phys. Lett. B688, 43 (2010)
Search for
heavier
kaonic nuclei
• 16O (in-flight K-, n)
15OK-
/ Missing mass @ AGS, BNL
T. Kishimoto et. al., Nucl. Phys. A754, 383 (2005)
• 12C (in-flight K-, n or p) / Missing mass @ KEK-E548
T. Kishimoto et. al., Prog. Theor. Phys. Suppl. 168, 573 (2007)
Ｋ原子核に関係する実験
K-pp search
• K- absorption on various targets / Invariant mass Λp
@ FINUDA collaboration, DAΦNE, Frascati National Laboratories
M. Angello et. al., Phys. Rev. Lett. 94, 212303 (2005)
• Heavy ion collision (Ni+Ni) / Invariant mass Λp
@ FOPI group, GSI
N. Herrmann, Proc. of EXA’05, Austrian Academy of Sciences Press, (2005), p73
• Anti-proton annihilation on 4He / Invariant mass Λp
@ OBELIX group, CERN
G. Bendiscioli et. al., Nucl. Phys. A789, 222 (2007)
• p+p -> K+ + Λ + p / Invariant mass Λp
@ DISTO group, SATURNE, Saclay
T. Yamazaki et. al., Phys. Rev. Lett. 104, 132502 (2010)
K-ppn search
• 4He (Stopped K-, n), 4He (Stopped K-, p) / Mssing mass
@ KEK-E471, E549
M. Sato et. al., Phys. Lett. B659, 107 (2008),
H. Yim et. al., Phys. Lett. B688, 43 (2010)
Search for
heavier
kaonic nuclei
• 16O (in-flight K-, n)
15OK-
/ Missing mass @ AGS, BNL
T. Kishimoto et. al., Nucl. Phys. A754, 383 (2005)
• 12C (in-flight K-, n or p) / Missing mass @ KEK-E548
T. Kishimoto et. al., Prog. Theor. Phys. Suppl. 168, 573 (2007)
Experimental studies of K-pp
• FINUDA collaboration (DAΦNE, Frascati)
• K- absorption at rest on various nuclei (6Li, 7Li, 12C, 27Al, 51V)
• Invariant-mass method
p
p
K-p
If it is K-pp, …
Total
binding energy =
Λ
Decay width
=
Strong correlation between
emitted p and Λ (back-to-back)
6  3
115 5  4 MeV
2
67 14
MeV
11

3
Invariant mass of p and Λ
PRL 94, 212303 (2005)
Experimental studies of K-pp
• Re-analysis of KEK-PS E549
- K- stopped on 4He target
- Λp invariant mass
Strong Λp back-to-back correlation is confirmed.
Unknown strength is there
in the same energy region as FINUDA.
T. Suzuki et al (KEK-PS E549 collaboration),
arXiv:0711.4943v1[nucl-ex]
• DISTO collaboration
- p + p -> K+ + Λ + p @ 2.85GeV
- Λp invariant mass
- Comparison with simulation data
K- pp???
B. E.= 103 ±3 ±5 MeV
Γ = 118 ±8 ±10 MeV
T. Yamazaki et al. (DISTIO collaboration), PRL104, 132502 (2010)
What is the object observed experimentally?
• DISTO collaboration
A bound state of K-pp,
or another object such as πΣN ???
Only what we can say from only this spectrum is that
“There is some object with B=2, S=-1, charge=+1”…
as of 2011
Experiments of kaonic nuclei at J-PARC
E15: A search for deeply bound kaonic nuclear states
by 3He(inflight K-, n) reaction
(M. Iwasaki (RIKEN), T. Nagae (Kyoto))
E17: Precision spectroscopy of kaonic 3He atom
3d→2p X-rays
(R. Hayano (Tokyo), H. Outa (Riken))
E27: Search for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(π+, K+) reaction
(T. Nagae (Kyoto))
E31: Spectroscopic study of hyperon resonances below KN threshold
via the (K-, n) reaction on deuteron
(H. Noumi (Osaka))
as of 2011
Experiments of kaonic nuclei at J-PARC
E15: A search for deeply bound kaonic nuclear states
at K1.8BR beam line
by 3He(inflight K-, n) reaction
(M. Iwasaki (RIKEN), T. Nagae (Kyoto))
E17: Precision spectroscopy of kaonic 3He atom
3d→2p X-rays
(R. Hayano (Tokyo), H. Outa (Riken))
1.8GeV/c
E27: Search
for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(π+, K+) reaction
(T. Nagae (Kyoto))
E31: Spectroscopic study of hyperon resonances below KN threshold
via the (K-, n) reaction on deuteron
(H. Noumi (Osaka))
Dr. Fujioka’s talk (KEK workshop, 7-9. Aug. 08)
as of 2011
Experiments of kaonic nuclei at J-PARC
Invariant
E15: A search for deeply bound kaonic nuclear
states mass
at K1.8BR beam line
by 3He(inflight K-, n) reaction
spectroscopy
(M. Iwasaki (RIKEN), T. Nagae (Kyoto))
E17: Precision spectroscopy of kaonic 3He atom
3d→2p X-rays
(R. Hayano (Tokyo), H. Outa (Riken))
1.8GeV/c
E27: Search
for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(π+, K+) reaction
Missing
mass
(T. Nagae (Kyoto))
spectroscopy
E31: Spectroscopic study of hyperon resonances below KN threshold
via the (K-, n) reaction on deuteron
All emitted
particles will be measured.
(H. Noumi (Osaka))
「完全実験」
Dr. Fujioka’s talk (KEK workshop, 7-9. Aug. 08)
as of 2011
Experiments of kaonic nuclei at J-PARC
π+
K+
E15: A search for deeply bound kaonic nuclear states
Missing
Use
lots
of
pion
3
by He(inflight K , n) reaction
(M. Iwasaki (RIKEN), T. Nagae (Kyoto))
n
3He atom
d spectroscopy of kaonic
Λ(1405)
E17: Precision
p
3d→2p X-rays
(R. Hayano (Tokyo), H. Outa (Riken))
mass
Kp
p
E27: Search for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(π+, K+) reaction
(T. Nagae (Kyoto))
E31:
Spectroscopic
study of hyperon resonances below KN threshold
Preceding
E15,
via the (K-, n) reaction on deuteron
E27
experiment
(H. Noumi
(Osaka)) will be performed in June
(Just now!).
as of 2011
Experiments of kaonic nuclei at J-PARC
E15: A search for deeply bound kaonic nuclear states
by 3He(inflight K-, n) reaction
K-pp
(M. Iwasaki (RIKEN), T. Nagae (Kyoto))
E17: Precision spectroscopy of kaonic 3He atom
3d→2p X-rays
KbarN interaction
(R. Hayano (Tokyo), H. Outa (Riken))
E27: Search for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(π+, K+) reaction
(T. Nagae (Kyoto))
K-pp
E31: Spectroscopic study of hyperon resonances below KN threshold
via the (K-, n) reaction on deuteron
(H. Noumi (Osaka))
Λ(1405)
4. Summary
Summary
ハイパー核＝ストレンジネス方向へ原子核の拡張
cf)不安定核＝アイソスピン方向へ原子核の拡張
ハイパー核固有の現象
• Genuine hypernuclear state
ハイペロンは核子からのPauli blockを受けない。
核子の入れない軌道に入れる。
• Impurity effect
• Glue-like effect
• Channel coupling
ハイペロンが加わることで元の原子核へ影響
特にクラスター構造を持つ原子核に対して。
N-Δに比べ、ΛN-ΣN (S=-1), ΛΛ-ΞN (S=-2)の質量さは小さい。
Mixingが起きやすい。
• Coherent ΛN-ΣN coupling 原子核を基底配位にしたまま、生じるΛN-ΣN coupling
• 中性子過剰ハイパー核
大きなアイソスピンの原子核でΛN-ΣN couplingがcoherentに起きやすい。
中性子過剰核の安定化
Summary
YN / YY 相互作用
散乱実験が難しいため、NNほどは分かっていないが、
理論と実験が協力して、徐々に分かってきている。
特に ΛN相互作用はよく分かってきた。
Hyperballによるp-shell核までの精密ガンマ線分光
＋精密理論計算
Lattice QCDによる相互作用の研究 (HAL collaboration)
… SU(3) limit、重いクォークで。
 斥力芯の存在
 フレーバー一重項 V(1) は引力のみ
⇒ H-dibaryonの可能性
Summary
 Another nuclear system with strangeness is the kaonic nucleus.
Based on the idea that the hyperon excited state Λ(1405) is a bound state of
K- and proton, K-p interaction is very attractive.
According to the theoretical study with such a
phenomenological KbarN interaction,
1. Kaonic nuclei are deeply bound!
Binding energy of K- > 100 MeV
2. Strong attraction of K- changes
nuclear structure drastically!
3. Dense state is formed in kaonic nuclei,
against the nuclear saturation property.
(averaged density: 2～ 4 ρ0)
To make more clear, nowadays,
the most essential kaonic nucleus K-pp
is very investigated in both of theoretical and experimental studies.
聞
い
あて
く
り
れ
が
て
と
、
に
ゃ
ん
！

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