Hlab meeting 4/6/2010T.Gogami

@ JLab Hall-C

2009 年 6月

目次• ハイパー核• 3 つの実験プロジェク

ト• JLab• (e,e’K+)• E05-115• これから• 写真

Λ ハイパー核の研究

• ハイパー核とは　　ハイペロン (s クォークを含むバリオン ) が束縛された

原子核　　

• Λ ハイパー核研究の意義– ハイペロンは核子からのパウリの排他律を受けない。 核子で占められている深い軌道に束縛可能である。 原子核深部を探るプローブとして有用である。

• ハイパー核を生成する反応– (K-,π-)– (π+,K+) 　　– (e,e’K+)

s

u d

Λ ハイペロン

KEK や BNL

Λ

ハイパー核

JLab

陽子 uud中性子 udd

プロジェクト• ハドロンビームを用いた Λ ハイパー核の γ 線分光実験 高エネルギー加速器研究機構 (KEK) 大強度陽子加速器施設 (J-PARC)

• 光反応による K0S中間子の生成機構

東北大学電子光理学研究センター γ + n -> K0 + Λ

• (e,e’K+) 反応を用いた Λ ハイパー核分光実験 Thomas Jefferson national accelerator facility (JLab) e + p -> e’ + K+ + Λ

山本

奥山

後神

電磁生成

(K-,π-)

Jefferson Lab

http://www.jlab.org/

Newport News ,VA

(e,e’K+) 実験の加速器に対する要求

CEBAF の概略図

1. 散乱電子と K+ 中間子の同時測定2. 反応断面積　小　 ( ~100 [nb/sr] )3. 高いエネルギー分解能 (~400 [keV] )

1. duty factor 高2. ビーム強度　大3. エミッタンス　小　　 　エネルギーの分布幅⊿ E/E 　小

これらを提供する唯一の加速器 　 JLab 連続電子線加速器CEBAF

(e,e’K+) 実験 E05-115

加速器に対する要求

Hall C

Maximum beam energy 6.0[GeV]

Maximum beam intensity 200[μA/Hall]

Beam emittance ~2 [mm ・ μrad]Beam energy spread <1×10-4

Beam bunch interval ~2[ns] (499[MHz])

(e,e’K+) 反応• 物理的な利点

• 運動量移行大深い軌道に束縛可能• Spin-flip と Spin-non flip• 陽子をハイペロンに変える反応

• 実験的な利点• 高品質な 1 次電子ビームが利用可能• 強度の強いビームを利用可能 薄い標的 エネルギー分解能　良

素過程　 e+p --> e’+Λ+K+

e’ も K+ も共に前方にピーク前方検出の必要性

JLab Hall-C における Λ ハイパー核分光実験

• 第一世代実験 (E89-009): 12ΛB

　　　　　　世界初 　　　　 750 [keV] (FWHM)• 第二世代実験 (E01-011) : 7

ΛHe,12ΛB,28

ΛAl

Tilt 法・・・バックグラウンド激減 HKS 導入・・・エネルギー分解能 500 [keV] (FWHM)• 第三世代実験 (E05-115) ) : 7

ΛHe,9ΛLi,10

ΛBe,12ΛB,52

ΛV

HES 導入 ・・・収量 ~4 倍

e e’

p

Λ

γ*

Enge

SOSSplitter Magnet

K+

B

Enge

HKS

HES

HKS

第一世代2000 年

第三世代2009 年

第二世代2005 年

+Tilt法

+Tilt法

　 e+p --> e’+Λ+K+

収量 7 倍

第三世代実験 E05-115 　セットアップ

3°~ 14.5°

1°~ 　 14°

新設

HES 側粒子検出器

最下流から撮った HES 側粒子検出器の写真

Reference plane

configuration

粒子軌跡測定 EDC1 xx’uu’(+30deg)xx’vv’(-30deg)xx’ 100 ×12 ×30 cm

粒子軌跡測定 EDC2 uu’(+30deg)xx’vv’(-30deg) 120 × 30 × 2 cm

時間測定 EH1,2 29 – segment , H6612 , EJ-230117 × 30 × 1 cm

時間測定 EH3 1 – segment , H7195 , RP-408127 × 3.8 × 3 cm

e’

HKS 側粒子検出器と K+ の PID

HKS 側のバックグラウンドe+ , π+ , p エアロジェルチェレンコフ検出器 : π+ 除去 n=1.055

水チェレンコフ検出器 : p除去 n=1.33

e+ 除去アクセプタンスから外す

粒子軌跡測定

KDC1,KDC2

時間測定 EDC2

粒子識別 WC , AC

Missing mass• ハイパー核の質量 MHY

M2HY = (Ee + MT - EK+ - Ee’)2 - ( pe - pK+ - pe’)2

• Λ 粒子の束縛エネルギー -BΛ = MHY - Mcore - MΛ

モンテカルロシミュレーションにより導出する

• 標的における粒子運動量ベクトルの導出 reference plane における位置・角度 xf=(xf, xf’, yf,

yf’) 　

p = F (xf)

CH2 標的 (p -> Λ , p -> Σ0) の Missing mass

L

S0

Width of L~4MeV (FWHM)

CH2 target missing mass (preliminary)

Mx-ML [MeV/c2]

Accidental background

これから• JLab

– E05-115 の解析– HπS(E08-012) 2012 年

• Mainz (MAMI-C)• NKS

– beam time

• Group meeting– regular meeting ( 週 1)– TV meeting– collaboration meeting( 年 1)– 輪講

– HπS– MAMI-C

KAOS spectrometer @ MAMI-C

Collaboration meeting @ JLab (2010/3)

写真

写真

おわり

backup

素過程

E05-115 Physics motivation

第三世代実験 E05-115(2009 年 )

第二世代実験 E01-011(2005 年 )第一世代実験 E89-009(2000 年 )

中重Λハイパー核の精密測定　　　 52Cr(e,e’K+)52ΛV

– s- 、 p- 、 d- 軌道の束縛エネルギーや断面積

– Λ の一粒子エネルギーの質量依存性– l ・ s splitting 　∝ 2l+1

軽い Λ ハイパー核の精密測定 7Li(e,e’K+)7

ΛHe ,10B(e,e’K+)10ΛBe

– 中性子過剰ハイパー核– 荷電対称性の破れ– ΛN-ΣN カップリング

2009 年 8-11 月 at JLab 標的 : 7Li 、 9Be 、 10B 、 12C 、 52Cr

コインシデンスタイム Tcoin

コインシデンスタイムビームの 2 [ns] のバンチ

構造が見られるアクシデンタル

Λ 生成 + アクシデンタル

K+ 同定後

CH2 標的、 52Cr 標的の Missing Mass

Λ

Σ0

半値幅 ~4 [MeV]

コインシデンスタイム

Λ(Σ0) 生成 + accidental

CH2 標的

52Cr 標的

Quasi-free イベントの数 36 [/hour] 見積もり 161 [/hour]

•検出器の efficiency•解析 efficiency

スペクトロメータが機能している！

トリガー• HKS 側

– TOF カウンターのみのトリガー(CP)i=(KTOF1X)i×(KTOF1Y)×(KTOF2X)i

– WC と AC の veto で作るトリガー(K)i=(WC)i×(AC)i

– (CP)iと (K)iのコインシデンストリガー(HKS)i=(CP)i×(K)i

– HKS トリガーHKStrigger=Σ(HKS)i

• (WC)i=(WC1)i×(WC2)i

• (AC)i=2/3{(AC1)i×(AC2)i×(AC3)i}

• (AC1)i=(AC1)iTOP+(AC1)i

BOT

• (AC2)i=(AC2)iTOP+(AC2)i

BOT

• (AC3)i=(AC3)iTOP+(AC3)i

BOT

上下の OR の 2/3

• HES 側• HEStrigger=(EHODO1)×(EHODO2)

• コインシデンストリガー• COINtrigger=(HKStrigger)×(HEStrigger)

i: グループ番号×:AND＋ :OR

Havar foil (25mm x 2) -> background source

higher rate than CH2 data

Energy Scale Calibration – , L S0 peak-

2010/3/20 JPS 2010 Spring Meeting

elementary reaction using proton target :

L

S0

Width of L~4MeV (FWHM)

Water Flow

Water FlowWater Cell target

CH2 target5cm

Mx-ML [MeV/c2]

L

S0

CH2 target missing mass (preliminary) H2O target missing mass (preliminary)

Mx-ML [MeV/c2]Bad S/N ratio, poor statistics→ Due to multiplicity analysis problem

# of incidentalmost same

12C QF

Acc. Background

HKS 側粒子検出器と K+ の PID

HKS 側のバックグラウンドe+ , π+ , p エアロジェルチェレンコフ検出器 : π+ 除去 n=1.055トリガー段階の除去率 99.79 ± 0.02 [%]

水チェレンコフ検出器 : p 除去 n=1.33トリガー段階の除去率 95.65 ± 0.02 [%]

e+ 除去アクセプタンスから外す

粒子軌跡測定

KDC1,KDC2

時間測定 EDC2

粒子識別 WC , AC