京都大学ストレンジネス核物理研究グループ Strangeness

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【修論発表】J-PARC E94実験に向けた新検出器開発の成果報告(M2 谷口)(Report on Master’s Thesis Presentation: Development of New Detector for J-PARC E94)

Report on Master's Thesis Presentation: Detector Development for J-PARC E94
【修論発表】J-PARC E94実験に向けた新検出器開発の成果報告(M2 谷口)

2026年2月2日~3日、京都大学大学院理学研究科物理学第二教室の修士論文発表会が開催されました。 当ストレンジネス核物理研究グループからは、修士2年の谷口が以下のタイトルで研究発表を行いました。

「S-2Sを用いるΛハイパー核高精度分光実験に向けたアクリルチェレンコフ検出器の開発」

CSBの謎に挑む JLabとの鏡映核データ比較により、60年来の謎である「荷電対称性の破れ(CSB)」の起源解明を目指す
中性子星への架け橋 ハイパー核の精密分光による微視的理解と、重力波・パルサー観測による巨視的理解の相補性
新検出器 (UC) の開発 大強度ビーム下でも信号を捉える「紫外線透過アクリルチェレンコフ検出器」を国際チームで主導開発

本研究の背景にある「J-PARC E94実験」は、J-PARCハドロン物理実験施設が供給する大強度ビームを利用して、地上には存在しない特殊な原子核「ラムダハイパー核」を生成し、その質量を精密測定するプロジェクトです。これは、バリオン間に働く「強い力」の理解を深めるだけでなく、中性子星の内部構造(微視的な性質)の解明にも極めて有効です。

E94実験の最大の狙いは、ラムダ-核子間相互作用における「荷電対称性の破れ (CSB)」の究明です。米国ジェファーソン研究所 (JLab) で私たちが推進するプロジェクトで得られるデータと比較することで、長年の謎であるCSBの起源に迫ります。

谷口は、この実験の成功の鍵を握る新しい検出器「紫外線透過アクリルチェレンコフ検出器 (UC)」の開発を、国際チームの中で先導しました。大強度ビーム下でも稀なハイパー核生成信号を確実に捉えるため、表面処理や波長変換材の添加剤を変えた試作機を製作し、反陽子・パイオンビームを用いた試験で性能を評価しました。
その結果、要求性能を満たす検出器構成を見出すことに成功しました。今後は今年の夏~秋までに実機の製作を完了し、実験実施に向けた準備を整える計画です。

English Translation

On February 2-3, 2026, the Master's Thesis Presentation for the Department of Physics II, Kyoto University was held. From our Strangeness Nuclear Physics Group, Mr. Taniguchi (M2) presented his research titled: "Development of Acrylic Cherenkov Detector for High-Precision Spectroscopy of Λ Hypernuclei using S-2S."

This research supports the J-PARC E94 Experiment, which aims to produce Lambda hypernuclei using high-intensity beams at J-PARC and precisely measure their mass. This study deepens our understanding of the "strong interaction" and provides microscopic insights into the internal structure of neutron stars, complementing macroscopic observations from gravitational waves and X-ray pulsars.

The E94 experiment specifically targets the observation of "Charge Symmetry Breaking (CSB)" in Lambda-nucleon interactions. By comparing our data with mirror nuclei results from our group's project at JLab (USA), we aim to solve the mystery of CSB origin.

Mr. Taniguchi led the development of the "UV-Transparent Acrylic Cherenkov Detector (UC)" to improve the signal-to-noise ratio under high-intensity beam conditions. Through prototyping and beam testing with antiprotons and pions, he successfully identified a detector configuration that meets the requirements. We plan to complete the construction of the actual detector by this summer or autumn.

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