大強度２次ハドロンビームを用いた 精密原子核ハドロン物理の新展開 RCNP 野海博之 装置：運動量整合の取れた２次ビームラインとスペクトロメータ 物理の方向性と目的： 高統計（ｘ100）と高分解能（ｘ10）による 精密原子核ハドロン分光の新しい展開を目指す。 ○S=-1ハイパー核精密分光の新展開 中性子過剰Λハイパー核の精密分光 (Sakaguchi) Λハイパー核の精密分光と弱崩壊分光 (Ajimura) Σ核ポテンシャルの精密分光 (Tamura?) 。。。 ○中間子原子核精密分光の新展開 φ原子核、η原子核の精密分光 (Ohnishi, Itahashi) ○Exotic Hadrons Q+の構造研究（d(K+,p)Q+,p(p-,K-)Q+) (Tanida, Naruki) L(1405) : ○S=-1ハイパー核精密分光の新展開 • 中性子過剰Λハイパー核の精密分光 Lの投入による媒質の変化顕著 →halo原子核コアや共鳴状態にLを入れる Isospin≫0 MediaにおけるLN相互作用 L-S coherent coupling effect • Λハイパー核の精密分光と弱崩壊分光 • Σ核ポテンシャルの精密分光 YN（YY)相互作用： OBEP: NH-D/F → NSC（89, 97e/f） → ESC(04,...) YN散乱データ：たったの35点をフィット、SUF(3)、より重い中間子（短距離） →ハイパー核データが重要（G-Matrixの介在) しかしまだまだ情報が足りない。とくに、SN相互作用の情報が足りない L核構造⇔YN有効相互作用：LSの結合が重要な役割を果たす。 L核から間接的にSNの情報も得られるが、十分でない、、、。 中性子星の物性 最大質量＜1.44M◎ 中性子物質では常に見積もりオーバー ハイペロンは混ざるが今度はやわらかくなりすぎ→三体斥力！？ S-の役割：依然として重要 Ξ-、K凝縮 Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006 P-wave contributionの違い：ESC04はattractive/NSC97はrepulsive →ESCは、UL=-30MeVを再現するようなrepulsiveが必要 Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006 P-wave contribution の違いが出ているの図 Th. A. Rijken and Y. Yamamoto, Phys.Rev.C73:044008,2006 USの斥力は実験的に確立されていない 、、、とみられている。 S核ポテンシャルはどうなっているか？ KEK-E438：inclusive （p-,K+) spectrumの解析 →どうやらグロスには斥力のようである。 宿題：ではどの程度の大きさか? もうすこし（かなり）まじめに（細かく）見るには？ →高分解能（大強度ビーム） 方向性： ① 重い核へ →low lying atomic state （Coulomb Assisted State) 分解能 ~200keVが必要 標的厚くできない、断面積小さい、で大強度ビームが必要 ② 軽い核では仕事はある（残っている）か →田村さんのアイディア 3体系 もし、１０９ppp（～１ＧＨｚ）のビームが使えたら、、、 Coulomb Assisted Hybrid Bound State 引力ポテンシャルの場合の計算 S. Tadokoro and Y. Akaishi, PLB282, 19(1992) Yield Estimation もし、１０９ppp（～１ＧＨｚ）のビームが使えたら、、、 208Pb: 100 nb/sr, 0.6 g/cm2 Production Rate (cps) = 109*0.6/208*6.022E23*0.1E-30*DW*eK+ *eall = 0.0001 120 counts/10 days 0.8 0.1 10 msr NPFCのときは、、、 Layout Plan (under develop) A23 Magnet from Saclay Exp. T ...connected to K1.8BR. It can also be designed to be connected to T2 運動量整合ビームライン－スペクトロメータシステム QQDQD 散乱スペクトロメータ 分散ビーム光学 50cm D 1 Q 1 Q 2 D 2 I F O 1 S Q 2 5 C M 1 Q 6 D 3 MS1 C M 2 Q 7 D 4 Q 8 Q Q 9 1 0 V F 1 QS D D D D D D 15 5 5 5 5 5 5 1 1 2 2 2 2 2 I F 2 Vertical C O L Q Q S 3 4 1 S QS QSQ QSQ Q Q Q 5 16 171 171 1 1 1 2 3 4 5 66 7 8 AB D S P Q Q 1 2 9 0 Q SQ 1 X2 S 1S S T A R G D 1 S M P S D 2 S ~12m FCIOC POF1M L 1 A23 ES1 Horizontal 0m 50cm 65m 1 4 . 5 5 4 8 . 4 4 4 8 . 2 3 2 1 9 . 4 0 6 8 . 8 0 0 1 0 . 0 0 0 0 . 7 6 1 S E P 1 2 . 1 2 1 8 . 8 0 5 1 1 . 6 9 0 1 5 . 6 8 4 8 . 3 5 2 2 0 . 9 5 8 9 . 3 0 2 6 . 3 9 2 8 . 2 2 7 1 9 . -- 0 95 9 .. 6 66 09 61 1 9 . 0 9 6 1 9 . 0 9 6 1 9 . 0 9 6 1 9 . 0 9 6 1 9 . 0 9 6 -0 30 708 . .. ... 8 76 721 5 16 403 0 78 908 -810 ... 120 310 870 0 . 0 0 0 1 3 . 5 0 8 1 3 . 5 0 8 1 3 . 5 0 8 1 3 . 5 0 8 1 3 . 8 4 0 0 . 0 0 0 7 . 4 2 0 2 0 . 9 5 8 1 . 8 6 8 2 0 . 9 5 8 Specification (to be designed) Max. Beam Momentum: 2 GeV/c Dispersion:b16=-10m, x-magnification:b11=1 Acceptance:~2msr*% Max. Scattered Momentum: 1.6 GeV/c Dispersion:s16=-10m, x-magnification:s11=-1.2~-1.5 Solid Angle:~10 msr, Mom. Acc.:~+-10% (Almost) Full Momentum Matching Condition can be realized for... ① (p,K+) at pp=1~1.2 GeV/c, dq~0.4~0.5 GeV/c ② N(p,N)f at pp~2 GeV/c, dq~0.4~0.5 GeV/c ③ p（p-,K-)Q+ at pp~2 GeV/c, dq~.1 GeV/c Intrinsic Energy Resolution at the matching condition (1st order): DE~ 100 keV for ① and ③ ~ 200 keV for ② , in the case of Dx=1 mm (expected rms beam size at T1). Intensity (Counts/sec) 1.0E+10 1.0E+09 1.0E+08 1.0E+07 pi+ piK+ Kanti-p 1.0E+06 1.0E+05 1.0E+04 1.0E+03 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Momentum (GeV/c) 50GeV-15μA、Ni-54mm、BL-Length=50 m、Acceptance:2msr% デモンストレーション Superfine Structure of L hypernuclei World of DE=0.2 MeV fL 0.3 MeV 0.6 MeV 90 L Zr 0.9 MeV 1.6 MeV Simulation E369 Data (89LY) dL pL 0.6mb/sr Further decomposition of the states sL Ex(MeV) Yield Estimation Lハイパー核 89 LY-g.s. (0.6mb/sr), 1mm target Production Rate (cps) = 109*0.635/89*6.022E23*0.6E-30*DW*eK+ *eall = 0.002 170 counts/day 300 counts/10days 中性子過剰Lハイパー核 12 LBe 0.8 0.1 10 msr (0.01mb/sr), 0.6g/cm2 target 20 counts/day 十分戦える！ まとめと今後の課題： ○ S=-1ハイパー核で遣り残された仕事はまだたくさんある。 • とくに、YN相互作用の解明がなされていない、というべき。 →S=-2核のシステムの（理論的）解析にも支障をきたす恐れも。 • US（＞０）が確立されていない。（少なくとも理論屋は懐疑的！？） • 以上は、コンパクト星内部のEOSの議論に大きな影響を与える。 ○ より高感度の実験が必要 高感度 高分解能 高統計 （低BG/系統誤差) 大強度ビーム（≫1MHz)が必要 実験的手法としてのブレークスルーも ○ 運動量整合の取れた２次ビームライン-スペクトロメータの整備が必要 • ２GeV/cまでのp（p ）ビームラインと1.6GeV/cまでのスペクトロメータ • 真に大強度２次ビームの利用を開拓：109 p/pulse (107 p /pulse) • 多彩な利用の検討 高分解能実験 → 最大限の分散 中分解能、高統計実験 → 分散はそこそこで厚い標的と大口径分光器
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