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〖招待講演〗後神が国際会議 NuSym26 にて JLab ハイパー核分光研究について講演しました (Invited Talk on High-Precision Lambda-Hypernuclear Spectroscopy at NuSym26)
Invited Talk on High-Precision Lambda-Hypernuclear Spectroscopy at NuSym26
〖招待講演〗後神が国際会議 NuSym26 にて JLab ハイパー核分光研究について講演しました
2026年9月14日から18日にかけて、イタリア・カターニャで開催された the XIVth International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSym26) において、後神 利志（滋賀大学 准教授 / 京都大学 客員准教授）が招待講演を行いました。 講演タイトルは “High Precision Spectroscopy of Light Lambda Hypernuclei with HES-HKS at Jefferson Lab” です。
NuSym26 と高密度核物質研究
NuSym は、原子核を構成する陽子と中性子の非対称性と、 それに伴う核物質の性質を理解することを主要なテーマとする国際シンポジウムです。 核物質の状態方程式、原子核構造、重イオン反応、ハドロン・ストレンジネス物理、 さらに中性子星をはじめとする高密度天体まで、 原子核物理と宇宙物理を横断する幅広い議論が行われます。
中性子星内部では、地上の通常の原子核を大きく超える高密度環境が実現しています。 そのような極限環境では、陽子・中性子だけでなく、 ストレンジネスクォークを含むラムダ（Λ）ハイペロンなどの粒子が 出現する可能性が議論されています。 しかし、ラムダ粒子と核子の間にどのような力が働くのかについては、 現在も十分には明らかになっていません。
地上の実験室でラムダ粒子を含む特殊な原子核 「ラムダハイパー核」を人工的に生成し、その質量や励起状態を精密に測定することで、 ラムダ–核子相互作用を実験的に調べることができます。 この研究は、原子核・ハドロン物理の基礎的理解に加え、 中性子星内部の高密度物質を理解するための重要な手がかりを与えます。
世界最高水準の HES-HKS 分光器による精密測定
米国 Thomas Jefferson National Accelerator Facility（Jefferson Lab; JLab）では、 軽いラムダハイパー核から重いラムダハイパー核までを対象とする、 系統的な高精度欠損質量分光実験が国際共同研究として計画されています。
この実験では、高エネルギー電子線を原子核標的に照射し、 (e,e′K+) 反応によってラムダハイパー核を生成します。 生成反応に伴う電子と K 中間子の運動量を精密に測定することで、 直接観測することのできないハイパー核の質量や励起状態を「欠損質量」として再構成します。
測定には、電子側の高分解能磁気分光器 HES（High-resolution Electron Spectrometer）と、 K 中間子側の HKS（High-resolution Kaon Spectrometer） を組み合わせた HES-HKS システムを使用します。 これらの大型磁気分光器によって、典型的には 10−14 m 程度の原子核スケールに ラムダ粒子を束縛したハイパー核のエネルギー構造を高精度で明らかにすることを目指します。
軽いラムダハイパー核から探るバリオン間相互作用
特に軽いラムダハイパー核は、構成粒子数が少ないため、 ラムダ粒子と陽子・中性子の間に働く相互作用を精密に検証するうえで優れた研究対象です。 高精度な束縛エネルギー測定を通して、 ラムダ–陽子相互作用とラムダ–中性子相互作用の違い、 すなわち荷電対称性の破れ（Charge Symmetry Breaking; CSB）など、 バリオン間力の微細な性質に迫ることができます。
一方で、中・重質量数領域まで系統的に測定することにより、 ラムダ粒子が異なる核密度・核構造環境の中でどのように振る舞うのかを調べることができます。 軽い系から重い系までを同一の高分解能実験体系で測定することは、 ラムダ–核子相互作用を統一的に理解するうえで重要です。
2029年の実験開始へ向けて
後神は今回の招待講演において、 JLab における新しいハイパー核物理プログラムの物理的意義、 HES-HKS を用いた実験手法、 軽いラムダハイパー核を中心とした研究計画について紹介しました。
あわせて、2029年に予定されている実験開始に向けた国際共同チームの準備状況についても報告しました。 現在、磁気分光器、粒子検出器、標的システム、データ収集系、シミュレーション、 分光器光学、解析手法など、多岐にわたる研究開発が国内外の研究者・大学院生によって進められています。
NuSym26 では、核物質の対称エネルギーや中性子星物理を含む幅広い研究分野の研究者との議論を通して、 ハイパー核実験から得られるバリオン間相互作用の情報を、 高密度核物質の理解へどのようにつなげていくかについても意見交換を行いました。
関連リンク
NuSym26 の詳細は、公式ページをご覧ください。
English Summary
Toshiyuki Gogami, Associate Professor at Shiga University and Visiting Associate Professor at Kyoto University, gave an invited talk at the XIVth International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSym26), held in Catania, Italy, from September 14 to 18, 2026. The title of his talk was “High Precision Spectroscopy of Light Lambda Hypernuclei with HES-HKS at Jefferson Lab.”
At Jefferson Lab (JLab) in the United States, an international collaboration is preparing a new program of high-precision missing-mass spectroscopy of Lambda hypernuclei over a wide mass range, from light to heavy nuclear systems. Lambda hyperons, which contain a strange quark, may emerge in extremely dense matter such as that found in neutron stars. By producing Lambda hypernuclei in the laboratory and precisely determining their masses and excitation spectra, we can experimentally investigate the interactions between Lambda hyperons and nucleons.
The experiments will use the High-resolution Electron Spectrometer (HES) and High-resolution Kaon Spectrometer (HKS). In the (e,e′K+) reaction, the scattered electron and produced kaon are measured with high precision, allowing the mass of the hypernucleus to be reconstructed by missing-mass spectroscopy. The HES-HKS system is designed to achieve world-leading energy resolution for hypernuclear spectroscopy.
Light Lambda hypernuclei provide particularly clean systems for investigating subtle features of baryon interactions, including charge symmetry breaking between Lambda-proton and Lambda-neutron interactions. Systematic measurements extending to medium- and heavy-mass hypernuclei will also help reveal how the Lambda-nucleon interaction evolves in different nuclear environments.
In his invited talk, Gogami presented the scientific motivation and overview of the JLab hypernuclear program, with particular emphasis on precision spectroscopy of light Lambda hypernuclei. He also reported on the ongoing international preparation toward the start of the experiments in 2029, including developments of spectrometers, particle detectors, target systems, simulations, data acquisition, spectrometer optics, and analysis methods.
NuSym26 also provided an important opportunity to discuss how experimental information on hyperon-nucleon interactions can be connected to broader questions in nuclear symmetry energy, dense nuclear matter, and neutron-star physics.
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