Hadron Spectroscopy

大強度陽子加速器施設 J-PARCでは、（反）ストレンジクォークを1つ含むK中間子を大強度のビームとして用いることが出来ます。このような施設は世界でここにしかありません。このK中間子ビームを使うと、ストレンジクォークを2つ、あるいは3つを含むような実に珍しい粒子を作ることが出来ます。

“おなじみの”軽いクォークたちは、強い相互作用（2）の担い手です。ものが壊れずにいられるのは、この強い力がはたらくからなのです。しかし強すぎるために、ハドロンを壊してばらばらのクォークにするには途方もないエネルギーが必要になります。このような系にストレンジクォークを入れると、どうなるでしょうか。ストレンジクォークは軽いクォークに比べると数倍重いため、比較的相互作用が弱くなるという性質があります。

調べるのがとても大変な強い相互作用の世界を、あえて弱い相互作用をするものを埋め込むことで、結びつき方（束縛の仕方）に反映される特徴を調べ、ハドロンの中でクォークがどのように結びついているか、もう少し専門的に言うと、ハドロンを作る真の自由度は何か、ということを調べようとしています。

これまでに知られているハドロンは、クォークが2つ結びついた中間子（メソン）や、クォーク3体のバリオンのみでした。しかし、クォークが4つ以上結びついた粒子も、理論的にはあってもおかしくありません。クォーク4体のハドロンをテトラクォーク、5体のものをペンタクォークといいます。6体のものはダイバリオン（2つのバリオン）と呼んだりもします。

このような特殊なハドロンの例が、最近いくつも見つかっています。当研究室でも、大強度のπ中間子ビームを用いたペンタクォーク探索実験を行いました（J-PARC E19実験）。残念ながら発見できませんでしたが、現在でもSPring-8 LEPS2実験で探索が行われています。（リンク）

1. ハドロン：
   クォークと反クォークで作られる中間子（メソン）、クォーク3つで作られるバリオン（例：陽子や中性子など）の総称。
2. 強い相互作用：
   世の中には4種類の力があります。強い力、電磁気力、弱い力、重力です。このうち最も強いのが“強い力”です。力は、力を媒介する粒子によって伝えられます。例えば電磁気力は、電荷をもつ2つの粒子の間に光子がやりとりされることで作用します。この作用のことを相互作用と言います。強い相互作用はクォーク同士に働きます。これを媒介するのがグルーオン（糊粒子）です。これを記述するのが量子色力学（Quantum Chromodymanics: QCD）です。