原子核中のφ中間子質量測定で探る物質質量の起源

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本年度はシミュレーションモデルの構築および測定データの解析を行った。シミュレーションは前年度に引き続きGeant4モデルを使用し、粒子軌道を含めた解析を行った。モデルの課題として、さらなる磁場強度の精緻化、粒子経路上の物質量の再現、制動放射の導入等があったが、実験データとの比較や理論モデルを取り入れることで、これらすべてを十分な精度で解決することができた。これにより、理論計算と実験の比較、さらに構築したGeant4モデルに対する系統誤差の正確な見積もりが可能となった。測定データはnnΛ粒子探索実験の結果を解析した。nnΛ粒子はΛ粒子と二つの中性子で構成される未発見の粒子であり、原子核中にΛ粒子を含むΛハイパー核の一種である。Λ粒子はφ中間子と同様にストレンジクォークを含むハドロンである。nnΛ粒子は電荷的に中性の粒子のみで構成されているため、その存在は中間子とΛ粒子の相互作用を得るためにも重要とされている。解析の結果、nnΛ粒子の構造を示すような有意な構造は発見できなかったが、その生成断面積に対して上限値を初めて設定することができた。上限値は理論モデルに依存するため、それぞれの理論モデルを仮定して実験データとの比較を行い、最大でも31 nb/srという値を設定することができた。上記のnnΛ粒子探索実験に関する解析結果を学術雑誌に投稿するとともに、博士論文にまとめた。さらに、本研究の成果は、将来の実施が期待されている次世代nnΛ粒子探索実験を行うための重要なデータを与えることができた。