小沢研究室紹介 大学院を志す人のために.

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1 小沢研究室紹介 大学院を志す人のために

2 原子核物理学の挑戦 原子核反応による発光 安定な物質を作るための核力コア クォークの閉じ込めによるハドロンの形成 超新星爆発を起こす核反応
太陽 Big Bang W Z ν Higgs相転移 超新星爆発 ハドロンの世界 中性子星の構造を支えるクォーク 原子核の世界 クォーク・グルオンの世界 原子核物理学の挑戦 反クォーク・クォーク対凝縮によるカイラル対称性の自発的破れと質量の獲得 中性子星 時間 研究室ガイダンス　小沢研

3 クォーク閉じ込め機構 ハドロン質量獲得機構
小沢研究室の挑戦 ビッグバン100万分の1秒後の世界を探求 クォークは、どのように閉じ込められたのか？ 物質の質量の起源は何か？ この辺の研究 メインテーマ：強い相互作用 クォーク閉じ込め機構　ハドロン質量獲得機構 研究室ガイダンス　小沢研

4 クォーク閉じ込めの研究 高温状態を加速器で再現し、クォークの閉じ込めを破る。 クォーク・グルーオン・プラズマの生成・発見
高エネルギー重イオン衝突実験（米国ブルックヘブン研究所） QCD Lattice計算予想より十分大きなエネルギー密度を達成可能 e > 5 GeV/fm3 を達成！(cf. 計算では、1 GeV/fm3以上でQGP) 研究室ガイダンス　小沢研

5 ブルックヘブン研究所 RHIC & PHENIX
金 生成粒子 ＰＨＥＮＩＸ 我々の研究室がPHENIXでは、 電子同定用検出器（ＲＩＣＨ）の運用 閉じ込めの破れの直接証拠の検出 高温状態での質量起源の研究 研究室ガイダンス　小沢研

6 反クォーク・クォーク凝縮が解けることによる質量変化 “真空中”の反クォーク・クォーク凝縮が解けてカイラル対称性が回復質量変化
RHICにおける質量獲得機構の研究 真空中のφ中間子 高温状態 反クォーク・クォーク凝縮が解けることによる質量変化 s s “真空中”の反クォーク・クォーク凝縮が解けてカイラル対称性が回復質量変化 真空中に反クォーク・クォークが凝縮し カイラル対称性が自発的に破れている 研究室ガイダンス　小沢研

7 質量変化が直接的な観測量中間子の崩壊により媒質中の質量を直接測定
RHICにおける質量獲得機構の研究 真空中のφ中間子 高温状態 s s 変化？ 質量変化が直接的な観測量中間子の崩壊により媒質中の質量を直接測定 カイラル対称性の自発的破れは、 超伝導の相転移と同じ（普遍法則の存在） 研究室ガイダンス　小沢研

8 Weizmann研究所（イスラエル）と協力してデータ解析中
新たな検出器と高統計データ 新検出器 Weizmann研究所（イスラエル）と協力してデータ解析中 研究室ガイダンス　小沢研

9 Hadron Experimental Hall
J-PARCへ さらに、大強度のビームを求めて、J-PARCへ Hadron Experimental Hall The facility is a cascaded accelerator complex. There are a linear accelerator as an injector, 3-GeV rapid cycling synchrotron, and 50-GeV main synchrotron. We will have major experimental facilities, the materials and life science facility which uses 3-GeV beams and the nuclear and particle physics facility and the neutrino beamline which uses 50-GeV beams. 研究室ガイダンス　小沢研

10 Hadron Hall NP-HALL 56m(L)×60m(W)
研究室ガイダンス　小沢研

11 Hadron Hall 研究室ガイダンス　小沢研

12 High pT 研究室ガイダンス　小沢研

13 研究室ガイダンス　小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g

14 原子核を用いた質量起源の研究＠J-PARC
原子核は、世界で最も密度の高い物質 原子核 φ中間子 s 埋め込む 密度効果により反クォーク・クォーク凝縮が“一部”解けて 原子核中でカイラル対称性が“部分的”に回復質量減少 超伝導において、温度ではなく磁場をかけてもクーパー対が破れるのと同様の現象 原子核中に中間子を生成し、その質量変化を測定 研究室ガイダンス　小沢研

15 J-PARCでの系統的研究 明確な原子核内質量スペクトラムの測定が必要 例えば、Tailではなく、Double Peak
分散関係の測定による理論への基礎データの提供 ＱＣＤ的には、スペクトラムの平均が凝縮と関係づけられる 陽子標的 Cu bg<1.25 (Slow) Excess 研究室ガイダンス　小沢研

16 今までに無い検出器の開発が必須！ 高統計・精密測定(E16) 分解能の向上 分散関係の測定（統計100倍） 5 MeV/c2 を目標（2倍）
10倍のビーム量（1010 per spill） 5倍のアクセプタンス、2倍の断面積 [GeV/c2] 今までに無い検出器の開発が必須！ 研究室ガイダンス　小沢研

17 w 中間子を原子核内に止めて測定 (P26) 生成時の前方中性子とω中間子崩壊のγ線を同時測定
ω中間子が原子核内に静止したものを選択的に測定 原子核中でのω中間子質量変化を1％の精度で測定 g p w p0 n p-A   + n+X  p0g 原子核中 自由空間 研究室ガイダンス　小沢研

18 さらに、新実験計画・実験参加 LHC-ALICE Spring8-LEPS2
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19 研究生活 研究室の大学院生になると何をするか？
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20 考える 作る 実験する 解析する 実験の一生 Ｊ－ＰＡＲＣ, Spring-8 ＲＨＩＣ, LHC すべての段階が、今すぐに、経験可能
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21 例えば、僕が学生時代に作ったもの 研究室ガイダンス　小沢研

22 研究室ガイダンス　小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g

23 君達が作り上げるもの 最終的に、自分の実験と誇れる実験となる 新実験に向け、企業と協力し、最 先端の検出器を開発中 GEM
修士1年間の成果として、世界最高レ ベルの性能を達成 GEM 最終的に、自分の実験と誇れる実験となる 研究室ガイダンス　小沢研

24 おたく 体育会 物理か実験が好き 大学での研究の基本は、“人材”
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25 小沢研究室 実験の研究室 若い研究室で、構成員は五人 専門は、強い相互作用(Quark)の物理 米国と日本で実験
小沢　恭一郎　（講師） 渡辺　陽介　　 （博士1年） 小松　雄哉　 　（修士2年） 桝本　新一　 　（修士2年） 高木　敦子　　 （修士1年） 専門は、強い相互作用(Quark)の物理 米国と日本で実験 小沢の居室：1号館310号室 原子核グループ研究室：305号室, 307号室, 308号室, 319号室 研究室ガイダンス　小沢研

26 Back ups

27 素粒子・原子核物理学とは？ 自然を支配する基本法則はどのようなものか 物質を構成する究極の要素は何か 宇宙はなぜ現在の姿になっているのか
宇宙にはどのような物質が存在し、それはどのように作られたのか ２０００年以上も前から人類の探究心を駆り立ててやまないこれらの問いに答えること、これが素粒子原子核物理学の究極の目標である。 日本学術会議　物理学委員会　素粒子・原子核物理学分科会報告 基礎物理学の展望 ～素粒子・原子核研究の立場から～　及び　初田氏スライドより引用 研究室ガイダンス　小沢研

28 途中に交換されるグルーオンは、必然的に色を持つ。
強い相互作用とは？ クォークは、グルーオンを出したり吸ったりして、色を変えながら相互作用している。 青クォーク 赤クォーク 反赤-青混合色　グルーオン 青クォーク 赤クォーク グルーオンを交換するFeynman図 途中に交換されるグルーオンは、必然的に色を持つ。 研究室ガイダンス　小沢研

29 力が紐のように絞られて、広がらないので距離によらず一定の力が働く
ボソンが“電荷” を持つと何が起きるか？ 強い力 電磁力の場合 ＋ － 力が紐のように絞られて、広がらないので距離によらず一定の力が働く グルーオン同士も相互作用する！！ どんなに遠くに二つの粒子がいても引きあってしまうので、すべての安定状態は、外から見て色荷が見えないような状態となる。 これを、クォークの閉じ込め、と呼ぶ。 研究室ガイダンス　小沢研

30 周りには何も無いので自由に手足を伸ばせる。
別の見方：閉じ込めと「真空」 閉じ込めは、僕らが「真空」と呼ぶ粒子の周りの空間の性質によって起こっているという考え方もできる。 周りには何も無い 実際の中間子 s s 周りには何も無いので自由に手足を伸ばせる。 真空が“詰っている”ため、閉じ込められる。 この真空中に詰ってしまう（凝縮）が自発的に起こって、相互作用が本来持っていた対称性を隠し、「真空」（基底状態）を変えてしまうというのが、対称性の自発的破れ 研究室ガイダンス　小沢研

31 閉じ込めの破れの直接証拠～ J/y粒子量の減少
高温状態 高温高密度状態 閉じ込められている 閉じ込めが破れる 周囲のカラー荷で遮蔽 カラー遮蔽効果によってＱＧＰ中での収量減少 閉じ込めの破れを示す直接証拠 現在、確定的な結論を出すため、実験継続中 研究室ガイダンス　小沢研

32 KEKにおける過去の実験結果（原子核中）
Excess r/w f Cu Excess bg<1.25 (Slow) 電子・陽電子対不変質量分布 このエネルギー領域でω/f中間子電子崩壊のピークを捉えた初めての実験 大立体角のスペクトロメータとしては、世界最高の分解能を達成 既存の粒子の寄与からだけでは説明できない質量分布の変化 但し、統計量が少なく、カイラル対称性が起源とは特定できず。 研究室ガイダンス　小沢研

33 研究室ガイダンス　小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g

34 さらに、将来的な実験 η中間子 K* 中間子 Stopped f中間子 バリオンのカイラル対称性に関する実験的情報
Strong Interaction η-N* N*(1535) KS-KL s-wave resonance (Chiral Unitary model) Chiral partner of nucleon (Chiral Doublet model) K* 中間子 Another Vector meson Relatively Large Mass shift compared to f K*K+g Small Final state interaction with K Stopped f中間子 原子核中で静止したf中間子の質量分布 反陽子入射と2 f 生成反応（1 f tagging） g K K* g線検出器 K spectrometer 研究室ガイダンス　小沢研