中性Ｋ中間子プロジェクト K0 Meeting ２００２年３月１１日
標識化実光子によるハイペロン生成過程の研究 1.2 GeV 周回電子ビームからの標識化光子ビームを利 用 Good Duty Factor これまでの研究 BONN SAPHIR 荷電Ｋ中間子測定を中心に電磁相互作用による ハイペロン生成素過程を研究 INS-ES 標識化光子による原子核（ １２ Ｃ）をターゲットとした 12 C( ,K + ) 準自由反応の研究 本研究 荷電が関与しないハイペロン生成過程の実験的研究 電磁相互作用によるストレンジネス生成過程を明らかにする上で重 要な反応 ジェファーソン研究所における (e,e’K + ) 反応によるハイパー核生成過 程 を研究する上で必須 1999 年 核理研グループが光子標識化に成功済 K 中間子発生敷居値近傍での実験可能な唯一の施設
Ｋ０プロジェクトの意義 電磁相互作用によるストレンジネス核物理研究は新しい手法 –(e,e’K+) 反応によるハイパー核研究が Jlab で進行中 – ハイパー核生成過程を解析するためにも情報が必要 電磁相互作用によるストレンジネス生成過程は重要であるに もかかわらず、これまで十分研究されていない 特に、中性Ｋ中間子が関与する過程は電荷による相互作用が 存在しないので、反応過程についてユニークな情報を与える。 核理研の internal tagged photon beam とＮＫＳの組み合わせ はユニーク –Threshold region （ Jlab, Bonn, Spring8 はエネルギーが高い） – 多くが４ 光子検出器での測定にむかっている。 –π ＋ π ー測定を通じてＫ０を効率的に観測できる実験施設
これまでの経緯 １９９３ 最初のアイデア（ Seoul workshop on strangeness ） ？？？ INS-ES : TAGX でのＫ０測定（前田） １９９６－２０００年度 科研費基盤Ａ（中性Ｋ中間子によるハイペロン 生成） １９９６ ＴＡＧＸ磁石を旧東大核研から東北大へ移管 – 高エネルギー同好会の了解 １９９６ 核理研ワークショップ 橋本 １９９７ 核理研ワークショップ 高橋 ２０００－２００３年度 特別推進研究 （電磁プローブによる Λ ハイパー核の研究） １９９８． １ Sendai98 チェコ科学アカデミー Sotona 氏滞在 １９９９．１２ ＨＹＰＪＬＡＢ９９ Bennhold, Saghai 氏らと意見交換 ２００１． ２ 核理研 International workshop Ｓｏｔｏｎａ， Ｂｙｄｚｏｓｋｉ滞在 ２００１． ８ Mart 氏滞在
6 possible isospin channels + p + K + Zaphir + p + K + Zaphir + p + K 0 Zaphir, TAPS,NKS + n + K + ? + n + K 0 NKS + n + K 0 NKS ?
Isobar models Ingredients –SU(3) –Higher resonances N*, K*,… –Form factors –Gauge invariance Various models –Adelseck, Bennhold & Wright 1985 (2.25) –Adelseck & Saghai 1990 (1.3) –Williams, Ji & Cotanch 1990 –Mart, Bennhold & Hyde-Wright –David 1996 ( )
Electromagnetic production of hyperons Nucleon target –Coupling constant g K N, g K N –Contribution of resonances, N*, Y*, K* Missing resonances ? –Hadronic form factors –Electromagnetic form factors of K +, K 0, ,. Deuterium target –Neutron target – N, N potentials Nucleus target –Quasi-free production --- nucleus potentials –hypernuclei
世界の光子、電子によるストレンジネス生成事情 Bonn 3 GeV synchrotron –E 800 – 2500 MeV, Tagged photon ZAPHIR K+, Sigma TAPS, Crystal ball GRAAL Grenoble 6 GeV SOR –E 550 – 1470 MeV Laser Compton scattering 4 BGO + Forward TOF Spring 8 8 GeV SOR –E 1500 – 2400 MeV Laser Compton scattering Forward two charged particle measurement LNS 1.2 GeV Booster ring –E MeV, Internal tagging Jefferson Laboratory(JLAB) – Ｈａｌｌ Ｂ 4 charged particle measurements – Ｈａｌｌ Ａ，Ｃ (e,e’K+), LT separation etc MAMIC Maintz 1.5 GeV project DC high quality electron beam
Bonn Zaphir data p K +, p 0 + K + p + + K 0 p p + p + K + + K - Angular distribution Recoil proton measurement
ZAPHIR 1
ZAPHIR 2
GRAAL setup
GRAAL data
SPRING8
TAPS
SCISSORS
TAPS proposal for K 0 measurement Nature of S11 resonances(1535,1650,…) –strongly related with hadron structure by a quark model – photoproduction- 3 rd S11 resonance at 1712 MeV? Zaphir data p K 0 events –K s 0 + -, + n +, p charged particles TAPS measurement – p K 0 + –Backgrounds –Beam time ~1000 hr for 1000 counts per W energy of 20 MeV Shared with the already approved experiment ELSA/1-99 Summer or fall of 2001 Nucleon-resonance decay by the K 0 + channel near threshold Spokesperson:E. Klempt 0p 51.6 % 0 % K0 S/N = 2/1, 14 MeV resolution
Things to be considered ビーム強度の上限は（何が決めているのか） – トリガー ( さらに提言できるか） – 各検出器の検出効率、計数率依存性 – 解析効率 – Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＤＡＱ 検出器の位置分解能、時間分解能 磁石電源の改善 重水素ターゲット 断面積の具体的手順と予想される統計、系統誤差 – ビームエネルギーの較正 – ビーム強度（ Tagging efficiency ．．． ) の較正 – 各検出器の検出効率 – アクセプタンス 解析速度 実験条件の向上 –Duty factor –Beam energy –New Tagger –Recoil particle measurement データから – 断面積の導出 – 角分布の導出（ forward/backward ratio) – バックグラウンドの形と数は理解できるか Proposals on a deuterium target ： C target につづけて測定
ＮＫＳによるＫ０実験についての検討事項１ １．ビームについて Absolute energy of tagged photons 光子エネルギーの絶対値を決める有効な実験方法はなにか Pair magnet 実験による精度の限界 Pair magnet 実験の具体的手順とそのために準備すべ きこと 周回電子ビームのエネルギー精度と tagger photon energy Tagging efficiency Photon intensity を決める有効な方法は何か ＣｓＩによる Tagging efficiency の決定精度 外挿範囲を出来るだけ小さくする方法はないか Beam 起因 background についての解析と report Tagger の改善について (Tagger 自身，コントロール， 回路，ケーブル etc.) Photon beam monitor の強化は必要ないか ２． Trigger Trigger rate に関する解析とまとめ Aerogel Cerenkov counter のデータ解析と問題点のまとめ 磁場の影響, どれだけゲインするか。 Aerogel Cerenkov counter のレイアウト，設計 electromagnetic な background をさらに落とす方法はあるか。 coincidence time windows... ? Osamu Hashimoto ３．ＣＤＣ及びＳＤＣ noise level, rate, frequency とその原因 位置分解能の現状と改善方法 per plane efficiency operation condition 最適化のための条件 rate,threshold 依存性 読み出し回路の改善策 Nanometrics PreAMP 置き換えの可能性 必要な回路，ケーブル等 テスト手順 他の改善方法 Cable, TDC etc. ？ ４．ＩＨ及びＯＨ シンチレータは問題ないか ＰＭＴは問題ないか 磁場の影響とゲイン 時間分解能 縦の位置情報は使えるか ５．磁石 現状の磁場データの評価 磁場測定は必要か？ 磁石電源の抜本的改善方 ６．重水素ターゲット 冷凍機とクライオスタットの設計 コントロール モニター 製作上の問題点はあるか（安全基準他） 2002 年秋までの製作手順・予定
７．モンテカルロシミュレーションの現状 幾何学的アクセプタンス，運動量アクセプタンス 予想されるバックグラウンド electromagnetic, hadronic 予想されるＫ０の収量 断面積以外の不確定要素は何か ターゲット厚の最適化 Vertex cut の最適化 ８．断面積導出の具体的手順と予想される統計誤差・系統誤差 どのような Calibration run が必要にして十分か Photon intensity, energy Geometrical acceptance, Momentum acceptance Veto counter がある場合の geometrical acceptance の評価 Chamber efficiency, analysis efficiency etc. ９．ＤＡＱの改善 Data taking electronics schematic drawing Data taking 回路の問題点，改善点 DAQ の rate は何が決めているか DAQ の改善策はあるか，何が可能か On-line and semi-on-line analysis & monitor の整備 １０． Off-line analysis Analysis program の flow chart, アルゴリズム概要 解析速度（ sec/event...) Off line analysis の問題点 Tracking algorithm の改良は必要か １１． Recoil Lambda 測定の可能性 測定 geometry の改善 additional detector の可能性 acceptance １２．その他, 抜本的改善可能性の思考実験 ビームエネルギーをあげる Tagger を作りかえる。 Spectrometer を設計し直す。 磁石をより大きなものに置き換える。 SDC, CDC を大きなものに取り替える。 前方を覆う CDC を新たに設計，製作する。 ＩＨ，ＯＨを架台とともに全面的に作り替え る。 NKS を新実験室に移設する。 その他（置き換えに値するのか，何が改善す るのか） ＮＫＳによるＫ０実験についての検討事項２ Osamu Hashimoto
実施年次計画（平成１３年９月現在） Jlab 既存スペクトロメータによる 分解能１ＭｅＶ以下の分光実験成功 実験データ解析中 平成１２年度 平成１３年度 平成１４年度 平成１５年度 架台製作 磁石部品組立 磁場測定 新スペクトロメータ組立 実験は米国ジェファーソン研究所で行われる。 磁石部品製作は国内で行われる。 検出器製作，調整は共同研究分担によって東北大， 米国側共同研究者によって行われる。 スペクトロメータ 設計 Q1, Q2 製作 電子線による実験 （ジェファーソン研究 所） 光子による実験 （東北大核理研） 原子核をターゲットとする 中性Ｋ中間子準自由生成過程実験 データ収集（平成１３年１１月よ り） 解析 Ｄ（ γ 、Ｋ０） Λ ｐ実験 データ収集、解析 中性Ｋ中間子検出器整備 固体重水素ターゲット設計製作 各種検出器設計，テス ト ドリフトチェンバー 飛行時間測定器 チェレンコフ検出器 D 磁石製作 真空チェンバー 等製作 Jlab へ輸送 実験室へ搬入 中性Ｋ中間子検出器建設，設置，調整中 新スペクトロメータ調整実 験 12 C(e,e’K + ) 実験、 28 Si (e,e’K+) 実験 ３００ｋｅＶ目標