Study of the mechanism on the super nova explosion by proton induced coherent pion production

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超新星爆発後に形成される高密度核物質・中性子星の内部構造、特にπ中間子凝縮状態への相転移臨界密度に関して知見を得るために、中間エネルギー陽子ビームを用いたコヒーレントπ中間子生成(CPP)実験を行った。終状態に生成されるπ中間子のエネルギーを高精度に測定するため、高位置分解能ガス電子増幅検出器(GEM)を新しく開発した。この新規開発したGEM検出器と大阪大学・核物理研究センターの高分解能中性子測定器(NPOL2)と組み合わせて、^(12)Cターゲットからの生成π中間子と荷電移行反応中性子を同時計測し、残留原子核である^(12)Cの励起状態を~7MeV程度の高エネルギー分解能で測定する技術を確立した。平成19年に行った本実験から、終状態の^(12)Cが基底状態にとどまる「コヒーレント」過程(コヒーレントπ中間子生成)を識別し、その反応断面積から原子核媒質中におけるΔ粒子間相互作用の短距離成分強度を実験的に抽出することに成功した。その結果、Δ粒子間相互作用の短距離成分が斥力に働く傾向を見出した。実験的に抽出したΔ粒子間相互作用強度から、CPP実験の統計精度による不確定要素が大きいものの、理論研究の進展とともにπ中間子凝縮状態の臨界密度に関する情報を得つつある。