核子ノックアウト反応による3He原子核のスピン依存運動量分布の研究

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1 核子ノックアウト反応による3He原子核のスピン依存運動量分布の研究
東京大学　CNS　清水陽平 物理的背景 D-state admixture in 3He 核子ノックアウト反応 偏極3He標的 実験結果 まとめ

2 共同研究者 東京大学 CNS 東京大学 九州大学 大阪大学 RCNP 東北大学 CYRIC 宮崎大学
上坂友洋，川畑貴裕，伊藤圭介，笹本良子，坂口聡志，河原朋美，時枝紘史 東京大学 酒井英明，矢向謙太郎，笹野 匡紀 九州大学 野呂哲夫，若狭智嗣，山田由希子，堂園昌伯 大阪大学　RCNP 畑中吉治，岡村弘之，民井淳，松原礼明 東北大学　CYRIC 涌井崇志，吉田英智 宮崎大学 前田幸重

3 Introduction 2N potential 3N force Extensions of 3N force study
○　Reproduce the deuteron properties (EB, As, D/S, Qd, md) ○　Reproduce the NN data very well with c2/N ~ 1 ×　Underbind the triton by 0.5 ~ 1.0 MeV 3N force ○　Reproduce the triton binding energy  application of Faddeev method to the d+p elastic scattering cross section O.K. spin observables ?? Extensions of 3N force study d+p breakup d+p radiative capture d+p elastic at higher energies REVIST the three nucleon BOUND state

4 D-state admixture in 3N system
Under binding problem of 3N system DB = B2N - Bexp = -0.5 ~ -1.0MeV 3N force 2N tensor force (at short range) D-state admixture in 3N bound state PD ~ 10% 2N tensor and 3N forces A. Nogga et al., PRC 67, (2003).

5 D-state admixture in 3He
p 3He S-state D-state S’-state + … n p 3He L=2 asymptotic region (r~∞, k~0) D/S ratio exp ±0.004 theory ±0.001 This observable is less sensitive to short-range behaviors. 核子の運動量分布 S-state: 運動量~0MeV/cで最大 D-state: 高運動量領域で最大 ＋スピン観測量 by Faddeev計算

6 D-state admixture and Polarization
p-d cluster in 3He ノックアウト反応より3He原子核内の陽子の偏極度を導出する 終状態が重陽子であることが重要 p d J.L. Forest et al., PRC 54, 646 (1996). S-stateだけの場合 　　Pp = -1/3 　　Pd = +2/3 D-stateの寄与により 上記の値から変化する

7 核子ノックアウト反応 分解能が悪い為、残留核である重陽子の束縛状態と連続状態の区別することが出来ていない！
3He(p,pN): 220 and 290 A. Rahav et al., PRC (1992). E.J. Brash et al., PRC (1993). Cyy: k = 0 ~ 400 MeV/c エネルギー分解能：　~ 20 MeV 3He(p,pN): 197 M.A. Miller et al., PRL (1995). Cyy: w = 60 ~ 100 MeV エネルギー分解能：　＞10 MeV 分解能が悪い為、残留核である重陽子の束縛状態と連続状態の区別することが出来ていない！

8 実験条件&目的 高分解能測定 3He原子核内の陽子偏極度の運動量分布 入射エネルギー 400MeV 高運動量移行
終状態の束縛状態と連続状態を区別 3He原子核内の陽子偏極度の運動量分布 入射エネルギー 400MeV 反応機構が単純 高運動量移行 > 500 MeV/c 終状態相互作用の寄与を取り除く

9 実験@RCNP 測定 観測量 偏極陽子ビーム 偏極3He標的 偏極標的 3He(p,2p)2H, 3He(p,2p)pn
陽子エネルギー 392 MeV 観測量 微分断面積 ds/dW (k = 0 – 300 MeV/c) スピン相関係数 Cyy (k = 0, 100 MeV/c) 偏極陽子ビーム 偏極度： 50 % 強度： nA 偏極3He標的 スピン交換法 偏極度：　6 % (Max. 10 %) AFP-NMR法による偏極度測定 3He(p,p+)4He反応による絶対値較正 I will briefly introduce the experimental set up. The experiment was performed at the RCNP. This figure shows the overview of the RCNP Ring Cyclotron facility. Polarized protons are produced by an atomic beam type ion source. Beam is accelerated by the AVF cyclotron keeping vertical polarization. Beam is further accelerated by the Ring Cyclotron and extracted in the single turn extraction mode. With these in-line polarimeters, all components of the beam polarization can be mastered. In order to stop the beam and integrate the beam current, the Faraday cups were installed in the first dipole magnet of the Grand Raiden spectrometer. The scattered particles were measured by a focal plane detector system. I will briefly summarize experimental conditions. Beam energy was 200, 300, and 400 MeV, beam polarization was about 70 %. Typical beam intensity was 10 to 40 nA which were limited by counting rates. We used a polarized 3He gas target and target polarization was 12 % in averages. Target polarization was monitored by AFP-NMR method during experiments. In order to calibrate the 3He polarization, we performed 3He(p,p+)4He measurement. We measured ds/dW and Cyy of p+3He elastic backward scattering. 偏極標的

10 GR 偏極3He標的 LAS Scattered proton Knock out proton Beam 半導体レーザー

11 実験@RCNP Beam MWDC（GR/LAS）  反応点の特定 MWDC To LAS To GR MWDC
　反応点の特定 3He ガス ： 5.4 mg/cm2 ガラス ： 115 mg/cm2

12 偏極3He標的 AFP-NMR法 絶対値校正 3He偏極度 2時間毎に測定 スピン反転 3He(p,p+)4He反応 最大 10.5 %
最大　10.5 % 平均　 6.2 % LASのQ磁石の漏れ磁場による 偏極緩和が原因

13 実験結果

14 実験結果 微分断面積

15 実験結果 Very preliminary スピン相関係数 ● 束縛状態 ○ 連続状態 ■ 両方 終状態の連続状態と束縛状態を
●　束縛状態 ○　連続状態 ■　両方 統計誤差のみ表示 終状態の連続状態と束縛状態を 区別した初めての測定 natNの寄与は取り除いていない 　　N gasの測定から見積 Very preliminary

16 Summary Future works D-state admixture in 3N bound state revisited
under binding problem of light nuclei spin dependence of 3N force Ep=392 MeVにおいて3He(p,2p)の微分断面積およびスピン相関係数Cyyを測定した。 3He偏極度の最高値は10.5%，平均値は6%だった。 終状態の連続状態と束縛状態を区別した初めての測定。 Future works スピン相関係数の実験値から3He原子核内の陽子偏極度の運動量分布を導出 DWIA計算と実験結果を比較 第一原理計算と実験結果を比較