Transcript スピン双極子状態とパイオン - 大阪大学 核物理研究センター

「核子と中間子の多体問題の統一的描像に向けて」
2007.12.14～15 核物理研究センター
スピン双極子状態とパイオン
岡村弘之
大阪大学核物理研究センター
 0- とパイオン ・ 有効な探索プローブ
 RCNP現在計画 ： (d,2He), (6Li,6He), (6Li,6Li )
 まとめ・展望
Enhancement of 0+  0- [T=1] excitation at large q
historical issue…
- carries quantum numbers of 
- purely sensitive to q
directly probes -field (-h) effects
 16O(p,n)16F[0-] 35 MeV enhancement
H.Orihara et al., PRL 49(1982)1318
 16O(p,p)16O[0-] 65 MeV no-enhance
K.Hosono et al., PRC 30(1984)746
 16O(p,n)16F[0-] 80 MeV no-enhance
R.Madey et al., PRC 56(1997)3210
M.Ichimura et al., [Review]
PPNP 56 (2006) 446.
J.Cohen, PRC 40 (1989) 1468.
and many others…
At higher energies, where
small ambiguities in reaction mech.
T.Wakasa et al. PLB 632 (2006) 485.
16O(p,p)16O[0-]
Free
RPA
300 MeV
1.7 fm-1
q (fm-1)
0- は弱い &&
僅かしか知られていない
Status of 0- identification
（NNDCから抽出）
分離同定された 0- は
僅かしか知られていない
何故か？
 物理的原因（強度抑制）
配位が限られている
統計的重度 (2j+1)
パイオン場の効果？
 実験的問題
0- を探り当てる
適当なprobeの欠如？
Possible suppression of 0+  0- [T=1] excitation
K.Ikeda, private comm.(?)
0d3/2
1s1/2
0d5/2

0-
0-
0p1/2
0p3/2
0-
0-

proton
neutron
0- 状態の配位が基底状態相関に既に含まれている
⇒ 0- 励起は抑制される
「そんなに簡単な話じゃない」？ H.Toki
先ずは実験事実：系統的な測定 が必要
0- 相関の禁止される配位（中性子・陽子過剰核）との比較 等
（GT における 0 測定のような） “0- を際立たせる”観測量の重要性
0- の見つけ方 Ｉ
Kyy for (p,n), (p,p), etc on 0+ target
due to parity conservation
irrespective of 
 Low selectivity [S=0,1 for (p,n), T=0,1 for (p,p)]
 Large background
 Double-scattering experiment to measure ejectile-pol.
0- の見つけ方 ＩＩ
(p,p), (p,n), (n,p), etc
½+
0+
projectile
target
J
½+
ejectile
double-scatt.
residual
残留核 I ⇔ 入射-出射粒子スピン状態変化
観測量は偏極移行・・・二回散乱（測定困難）
(d,2He), (6Li,6He) (,)
1+
projectile
odd-odd
only 4 stable ones
2H, 6Li, (10B,) 14N
0+
target
J
0+
ejectile
even-even
residual
残留核 J  ⇔ 入射粒子スピン状態
観測量は偏極分解能・・・測定容易
かつ S=1 (T=1) ・・・ 低バックグラウンド
0- の見つけ方 ＩＩ （続）
A(d,2He)B[0-]
at =0
― テンソル偏極ビームの有効性 ―
d
A
B
2He
1+
0+
0-
0+
md = 0 (pZZ = -2) ならば反応は起こり
md  0 (pZZ = +1) ならば反応は起こらない
断面積の pZZ 依存性 ⇔ 0－ 励起のサイン
i.e. テンソル偏極分解能 Azz
pZ

 N (m)
m
pZZ
 N (+1) - N (-1)
 N (+1) - 2 N (0) + N (-1)
 1 - 3N (0)
cf. (,)
RIKEN-SMART の測定例
H. Okamura et al. PRC 66 (2002) 054602
0-
n.p.
pZZ=-2
30
0
pZZ=+1
0
30/2
if Z (spin) // z (beam)
A = 12 系で初の ０－ 同定
Kyy [(p,n)] や Ayy[(d,2He)]
では見つかっていない
⇒ Selectivityの重要性
Data are reasonably well described
by 1-step Born approximation
 Norm. consts. are consistent
with those of (p,n) reactions
Adiabatic Coupled-Channels
Born Approx. (ACCBA)
H.Okamura, PRC 60 (’99) 064602
A(d,2He)B
reaction
1
V
T  ppB V13 d  dA
d,2He
2
3
A,B
C
ppB 3-body wave func. is solved
by C.C. [1S-1D] with adiabatic approx.
Charge-exchange transition is
treated in Born approx.
Opt. pot. LS-part (leading to 3P w/o spin-flip) neglected
Simple projectile form-factor
 advantage over other composite projs.
(d,2He) extensively used @ KVI, Ed = 85 MeV/A (E~150 keV)
cf. E~500 keV @ RIKEN
Exp.
d
 ˆ GT F q,  B(GT )
d
ACCBA
for studies of
• -decay matrix elements
• astrophysical interest
7Li
PLB 639 (2006) 623
14N
PRL 97 (2006) 062502
24Mg
PRC 65 (2002) 044323
32S
PRC 69 (2004) 064325
48Ca
PRC 70 (2004) 054302
50V
PRC 71 (2005) 024603
51V
PRC 68 (2003) 031303
58Ni
PRC 71 (2005) 014606
116Sn
PRC 71 (2005) 054313
微分断面積
角度分布
2- L=1 S=1
Adiabatic
Coupled-Channels
Born Approx.
1- L=1 S=1
規格化因子は
相対値として
(p,n) と無矛盾
1- L=1 S=0
M.A.de Huu et al.,
PLB 649 (2007) 35.
0- L=1 S=1
0p1/2-1s1/2
0p3/2-0d3/2
Millener & Kurath
shell-model w. f.
“通常”の殻模型の予想で
0- の励起エネルギーと
微分断面積を再現
（実は期待通り？）
Other indications for 0- in A=12
Dependence of 12C Energy
on Pion Number n
01+
10 MeV
n
A.Isshiki, K.Naito, A.Ohnishi,
PTP 114 (2005) 573.
T.Suzuki, S.Chiba, T.Yoshida,
T.Kajino, T.Otsuka,
PRC 74 (2006) 034307.
コメント： 1- について
0-
n.p.
pZZ=-2
30
0
pZZ=+1
0
30/2
2- L=1 S=1
1-
ならば
Azz >0 のはず？
1- L=1 S=1
1- L=1 S=0
Consistent with
Dij of 12C(p,n)12N
at 300 MeV
1- はどこへ？
0- L=1 S=1
コメント２
スピン双極子(0-, 1-, 2-)の角度分布は同じではない
 配位（形状因子）の違い
 l の違い（2- では l=1,3）
 T 行列の m 依存性の違い
T.Ichihara et al., NPA 583 (’95) 109.
0- は前方ピーク傾向
12C(12C,12N)12B
E/A = 135 MeV/A
2-
Ex = 7.5 MeV
1-
0-
J  抜きに角度分布を
議論するなかれ
現在計画（数年レンジ）
偏極 1+  0+ 型反応による核分光
 (d,2He)
Tz=+1
必要な開発要素
 LAS高分解能化（400keV  100keV） ・・・ 九大（野呂）G、KVI G と協同
 (6Li,6He) Tz=-1
２体反応：高収率・分解能
残念ながら 6Be  4He+p+p
 (6Li,6Li ) Tz= 0
 偏極リチウムイオン源
超伝導ECR ・・・ 依田、畑中
偏極原子ビーム ・・・ 岡村、民井
T=0,1
少し現状報告
 スピン回転制御
AVFシングルターン加速
・・・ 福田、畑中、斎藤
T=0
[d]=0.857N ~ [6Li]=0.822N ~ N
RCNP 偏極 Li イオン源・案１
 レーザー光ポンピング偏極
 表面電離器による１価イオン生成
 超伝導ECR入射
前段部はMPI-Heidelberg, FSU を踏襲
安価な半導体レーザー・コンパクト化
加速電圧が減偏極回避調整パラメータ？
800℃
減偏極を避けて
多価イオン生成
・・・ 挑戦的課題
難点：
プラズマの加速電位に逆らって１価イオン入射
 入射効率（≦50%）向上には高い入射電圧
 多価イオン生成にはプラズマ領域で減速
RCNP 偏極 Li イオン源・案２ ― 簡略化・中性原子ビーム入射 ―
800℃
シンプル
ビーム強度の問題
 ECRの構造上距離を近づけられない
 ビームの収束要素が無い
半導体レーザー （安価だが・・・）
 シングルモード（~1MHz）の長期安定維持に難
 角度アライン≦0.037 （ドップラー広がり抑制）
 単寿命消耗品 ・・・ 供給安定性に不安
RCNP 偏極 Li イオン源・案３ ― 六極永久磁石による偏極原子ビーム生成
現在製作中
NEOMAX
二次磁場勾配
7.6 T/cm2
Fe pole
高い収束力
安定動作・安価
eff  2 msr
Lithium-atom beam formation
oven with a conventional design
based on those at Heidelberg & Florida SU
21015 s-1 @ 800C (vapor pres. 3 Torr)
0.5 mm orifice, 2 msr collimation
laval nozzle skimmer collimator
0.5
1.0
1.5
hot
collimator
1.5
cold
0
5mm
まとめ
 0- は核内パイオン場の影響を反映する（と期待される？）が、
実験的には僅かしか知られていない謎に満ちた状態
 スピン双極子状態は天体核反応（誘起反応）でも重要
 J  に敏感かつ低バックグラウンドの反応が鍵
理研SMARTでの実例・A=12系に関する興味深いデータ
 偏極ビームによる 1+ 0+ 型反応 (d,2He), (6Li,6He) ・・・
の系統的測定を RCNP で目指している
複合粒子反応の選択性（特に偏極観測量）を活かした分光について
2001 研計委 ： 超伝導FFAG案 → 入射AVF更新
2004 更新実現（偏極6Li、スピン回転制御の下地）
高エネルギー＆不安定原子核の可能性？
RIBF/SHARAQ との関係
個人的興味 ： S=1, T=0
最も弱く、研究されていない成分
+ [S=1, T=1 ] に対する + ？
Kyy [(d,d)] を超えるプローブ？“エキゾチック”ビーム？