2025 年 7 月 16～17 日、茨城県東海村にある大強度陽子加速器施設 J-PARC では、第 50 回原子核素粒子共同利用実験審査委員会（PAC）が開かれました。この会議で、後神（ごがみ）を代表とする研究グループが提案する新しい実験「ラムダ粒子と核子の間に働く力における荷電対称性の破れ (CSB) を調べる研究（E94実験）」について、次のステージ（Stage 2; 実験を施行するにあたって必要な最終ステータス）に進めるかどうかの審査が行われ、後神がその内容を発表しました。

この E94 実験では、J-PARCの加速器が生み出す非常に強いビーム（スピル当たり約500万個のパイ中間子；スピルは4.2 秒周期）を使って、特殊な原子核「ラムダ・ハイパー核」をつくり、その性質を詳しく調べます。ハイパー核とは、通常の原子核にはない「ストレンジクォーク」を含んだ特別な原子核です。ラムダ・ハイパー核自然界ではすぐに崩れてしまう（寿命はわずか 0.2 ナノ秒程度）ため、観測には非常に高度な技術が必要です。

実験では、1.05 GeV/c の運動量を持つパイ中間子のビームを原子核に当て、ラムダ粒子というストレンジクォークを含んだ粒子を作り出します。このとき一緒に生成される K 中間子を、高精度の磁気分光器「S-2S」で捉えます。このS-2S は京都大学の研究グループが中心となって開発した新しい装置で、1 MeV 程度 (半値全幅) の高いエネルギー分解能と、0.1 MeV のエネルギー確度を実現できます。S-2S を使った初の実験（E70実験）は今年5月に終了したばかりですが、そのプレリミナリーな結果から、今回の E94 実験でも世界トップレベルの精度でハイパー核を測定できる見込みが示されました。このような精密測定によって、ラムダ粒子と核子の間に働く強い相互作用における「荷電対称性の破れ (CSB)」の発現機構を明らかにすることを目指しています。

At the Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) in Tokai, Ibaraki Prefecture, the 50th Program Advisory Committee (PAC) for Nuclear and Particle Physics Experiments was held. In this meeting, Dr. Gogami and his research team presented their proposal for a new experiment (J-PARC E94), which aims to investigate the charge symmetry breaking (CSB) in the interaction between the Lambda particle and the nucleon. The proposal was reviewed for approval to advance to Stage 2 — the final status required to carry out the experiment.

In the E94 experiment, an intense beam of charged pions (about five million per spill) produced by the J-PARC accelerator is used to irradiate a nuclear target, creating and studying a special type of nucleus known as a hypernucleus. A hypernucleus contains a strange quark — a component not found in ordinary nuclei. Because hypernuclei decay extremely quickly (within about 0.2 nanoseconds), their observation and precise measurement require advanced experimental techniques.

In this experiment, a positively charged pion beam with a momentum of 1.05 GeV/c is used to convert a nucleon in the target nucleus into a Lambda hyperon — a particle containing a strange quark. Simultaneously produced positively charged kaons (K⁺) are detected with high precision using a new magnetic spectrometer called S-2S, developed mainly by a research group at Kyoto University.
This spectrometer achieves an excellent energy resolution of about 1 MeV (FWHM) and a measurement accuracy of 0.1 MeV. The first experiment using S-2S (J-PARC E70) was completed this May. Although data analysis has only just begun, preliminary results suggest that the E94 experiment will also achieve world-class precision in hypernuclear spectroscopy.

By performing such high-precision measurements, the E94 experiment aims to shed light on the underlying mechanism of charge symmetry breaking (CSB) in the strong interaction between the Lambda particle and nucleons.

https://kds.kek.jp/event/56104

タイトル Title

E94 実験「S-2S による (π+,K+) 反応を用いた次世代ラムダハイパー核分光」

E94: New generation Λ hypernuclear spectroscopy with the (π+, K+) reaction by S-2S

発表者 Speaker

後神 利志

Toshiyuki Gogami

日時

2025 年 7 月 16 日 15:25 - 16:00

15:25 - 16:00 on July 16, 2025