SIDDHARTA実験でSiドリフト検出器を用いた反K中間子水素原子X線精密分光

点击翻译按钮获取中文摘要

2012年度では、本実験における気体水素標的測定にもとづいて、K中間子水素原子X線の絶対収量の結果を出した。それをK中間子水素原子が脱励起するプロセスを記述するカスケードモデルの計算の結果に比べることで、K中間子水素原子の2p状態の核子吸収による幅が02meV～0.6meVであることを示した。具体的に、絶対収量は標的に止まるK中間子ごとに発生したK中間子原子X線の数と定義されている。その値は、モンテカルロシミュレーションで見積もったX線の検出効率を実験値に比較することで決められる。本研究の結論として、標的密度が標準状態における水素ガス密度の14.6倍のとき、K中間子水素の2p-15遷移X線と全戸軌道から1s状態への遷移X線絶対収量はそれぞれ0.012^<+0.003>_<-0.004>、0.045^<+0.009>_<-0.012>と求められた。系統誤差を正しく評価するために、標的密度とビーム条件及び検出器の配置は、シミュレーションにおける値が実験と一致することが必要である。入念にデータを選んだ結果、2009年度ビームタイムの水素標的データの全統計量の1/3のデータセットを今回の解析に取り入れた。そして、バックグラウンドを見積もるために重水素標的の測定データと選ばれだ水素標的データと同時に解析することで、K中間子水素X線絶対収量の系統誤差を削減することに成功し、同時にK中間子重水素2p-1s遷移X線絶対収量の上限値を90%の信頼度で0.011と決めた。この上限値は本実験重水素データに特化した別の解析結果[1]と一致して、今後重水素測定を実現するために重要な参考になる。一方で、前述のカスケードモデルにおいて、K中間子水素原子2p状態の核子吸収幅は入力パラメータの中で唯一値が定まらないものである。カスケードモデルでX線の収量を計算するとき、本実験から得られた絶対収量の実験値を最もよく再現できた2p幅パラメータの入力値は02meV～0.6meVである。これは2p幅に関して今まで一番信頼できる見積もりである。このようにK中間子水素原子のカスケード過程の理解を深めることは、K中間子重水素X線の精密測定を実現させるために不可欠である。[1]M. Bazzi et al., Nuclear Physics A, 907(2013)69-77.