J-PARC E07 J-PARC E07 写真乾板とカウンター複合実験法によるダブルハイパー核の系統的研究 ダブルハイパー核研究の歴史 1/9 J-PARC E07 写真乾板とカウンター複合実験法によるダブルハイパー核の系統的研究 ハイパー原子核 ダブルハイパー核の作り方 ダブルハイパー核研究の歴史 5LHe K-粒子の反応から、K+粒子とX- [グザイ]粒子が放出され、 X-粒子を写真乾板中の原子核にそーっと吸収させる[X 吸収]。 Ξ粒子 吸収 の数 ４ (期待値） ８０ 約８００ 1万 ダブル ハイパー核 発見数 １ (複数解釈) ７ (内1例が 単一解釈) 約１００ ツイン ハイパー核 発見数 ― ２ ３ 数十(?) 年次 (実験名) 1963 (D.Davis) 1987 ～1997 (KEK-E176) 1995 ～現在 (KEK-E373) 現在 ～2012 (J-PARC E07) 通常の原子核 K- K+ X- X原子 X-+p (陽子) ⇒ LL 複合核 LL ダブルハイパー核 L ツインハイパー核 写真乾板 標的核 4He ダブルハイパー核 L6LHe 参考： L(ラムダ) 粒子の寿命 100億分の1秒 J-PARC E07 [KEK-E373実験で得た特徴的な事象] ダブルハイパー核 ツインハイパー核 ツインハイパー核 LL 間の相互作用(DBLL)を 単一に測定した[世界初! ] #2 #1 Ξ-
Events of double-L Hypernucleus 2/9 Events of double-L Hypernucleus [E176 & E373@ KEK] KEK-E373 KEK-E176 in progress in ~80 Ξstops NAGARA HIDA DemachiYanagi Analysis (start soon) #4 #5 #6 Now, we have several x 102 Ξ- stopping MIKAGE in progress
3/9 J-PARC E07 実験の目的と方法 # ビーム : K- (1.7GeV/c), 3 x 105 K-/spill 約２か月間照射 [純度 K-/p- > 6] # Trigger : (K-, K+) => 104 グザイ粒子静止吸収事象 # 検出器 : 写真乾板(乳剤 2.5t), 両面半導体, Hyperball-J, ファイバー # 共同研究者 : 日本, 米国, 韓国, 中国, インド, 英国 実験目的 J-PARC E07 標的近傍 1) ダブルハイパー核 (期待値 約100個) 確かな発見 : 10個 以上 * ３次元の原子核図表作成 => * DBLL ： 核種依存性の研究 * ダブルハイパー核の崩壊様式の研究 2) H-ダイバリオン存否の確認 & 核構造 3) グザイ粒子-原子核間の相互作用の研究 * ツインハイパー核 * グザイ吸収過程のX線測定 4) 未知の現象の発見も (?) i l t b r p (12C) 写真乾板 ファイバー ダイヤ標的 X線 グザイ粒子 Hyperball-J 両面半導体
Emulsion mover during beam exposure 4/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Emulsion mover during beam exposure # position accuracy <10mm # steal belt # max. speed ~5mm/sec # max. beam density 1M beams/cm on Emulsion 2
Test of New alignment method 5/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Test of New alignment method X-ray generator is so heavy to be installed in beam line. Safety for the exchange of the emulsion stacks. ==> beam spot painting on DSSD and the emulsion Test exp. of beam spot at RCNP- R80 (Dec.,2007) Beam Proton(65 MeV, 355MeV/c) slit size d = 0.3x0.3, 0.5x0.5, 1.0x1.0 [mm2] Track density in the Emulsion 0.5, 1.0, 5.0, 10.0 x105 protons/[mm2] Thickness of Fe slit 10 mm
preliminary J-PARC E07 Beam spot (R80 at RCNP) good enough alignment 6/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Beam spot (R80 at RCNP) exposed beam density = 10 x 105 [protons/mm2] 0.3 x 0.3 [mm2] 0.5 x 0.5 [mm2] 1.0 x 1.0 [mm2] ~0.4 mm Accuracy good enough alignment for the experiment 0.4/sqrt(12) ~ 0.1 [mm] Yield estimation at K1.8 @30GeV 9mA (Sanford-Wang, TRANSPORT & TURTLE) for 10 x105 [protons/mm2] through 0.3x0.3 [mm2] slit 300 MeV/c : 120 spills 400 MeV/c : 40 spills 500 MeV/c : 20 spills preliminary reasonable beam time beam profile : sx=2.5cm sy=0.5cm込み 300MeV/c 1.35E7/sipll ==> 1.35*(49/1424)/(1.5^2)*(0.3/1.5)^2 = 0.83E4[protons/mm^2] 400MeV/c 4.04E7 ==> 4.04*(49/1424)/(1.5^2)*(0.3/1.5)^2 = 2.47E4 500MeV/c 9.55E7 ==> 9.55*(49/1424)/(1.5^2 )*(0.3/1.5)^2 = 5.84E4
Performance of developed DSSD 7/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Performance of developed DSSD Test exp. of DSSD at RCNP- R78 (Dec.,2006) PMT support Beam Proton(136.2 MeV) Incident angle 0o, 15o, 20o, 30o, 45o, 50o Track density in the Emulsion 3 protons/[mm2] Gap [DSSD <=> DSSD] 1.5mm Gap [DSSD <=> emulsion] 1~2mm Scinti. 1.5mm １~２mm proton beam Emulsion DSSD Specification size : 32mm x 64 mm x 0.3mm P-side 1280 strips N-side 640 strips Strip pitch : 50mm（Δr=14.4μm） S/N ration : p-side 31.03±0.16 n-side 24.46±0.13 DSSD acrylic support t = 0.5 mm 30 cm Emulsion t = 0.1 mm
Scanning of protons in the emulsion 8/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Scanning of protons in the emulsion Emulsion Plate Microscope System (EXPERT-G1) 7 cm 3 cm Microscope image of proton track (incident : 10o) ～100μm Scanned ~100 tracks / each angle exposure ～100μm
Result of residuals (position, angle) 9/9 J-PARC E07 実験の準備状況 Result of residuals (position, angle) Position (mm) Angle (mrad) x y 0o 19.9 +/- 1.8 19.5 +/- 1.9 19.1 +/- 1.8 11.5 +/- 1.0 15o 16.4 +/- 1.4 25.6 +/- 0.8 8.9 +/- 0.8 11.4 +/- 0.7 25o 45.3 +/- 6.8 26.0 +/- 2.3 10.6 +/- 0.8 13.8 +/- 1.2 30o 42.3 +/- 6.6 15.7 +/- 1.6 12.3 +/- 3.7 11.8 +/- 1.7 45o 41.3 +/- 5.0 21.0 +/- 2.2 7.6 +/- 0.8 15.3 +/- 1.4 20 ~ 45 10 ~ 20 E373 194 (163) 113 (137) 44 (-) 25 E176 ~ 100 - (22) (31) E07 DSSD Beam spot Fiber- bundle X-ray N.I.M. A 417 (1998) 220-229 SSD X-ray KEK Preprint 94-163 for X-tracking S/N ~ 1/3 S/N ~ 3 good enough!!