核子ノックアウト反応 - 大阪大学 核物理研究センター

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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
I.
物理的背景
D-state admixture in 3He
II.
III.
核子ノックアウト反応
実験@RCNP
偏極3He標的
IV. 実験結果
V. まとめ
共同研究者
• 東京大学 CNS
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
Introduction
• 2N potential
○ 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
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, 034004 (2003).
D-state admixture in 3He
S-state
3He
+
D-state
n
p
p
3He
+
n
p
p
L=2
S’-state + …
asymptotic region (r~∞, k~0)
D/S ratio
exp.
-0.039±0.004
theory
-0.043±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
D-state admixture and Polarization
• p-d cluster in 3He
p
p
p
d
J.L. Forest et al., PRC 54, 646 (1996).
p
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
• 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
核子ノックアウト反応
3He(p,pN):
220 and 290 [email protected]
A. Rahav et al., PRC 46 1167 (1992).
E.J. Brash et al., PRC 47 2064 (1993).
Cyy: k = 0 ~ 400 MeV/c
エネルギー分解能: ~ 20 MeV
3He(p,pN):
197 [email protected]
M.A. Miller et al., PRL 74 502 (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!
実験条件&目的
• 高分解能測定


エネルギー分解能~1 MeV
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
3
p , He
C yy
 C yy  P ( k )
p,p
• 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
実験@RCNP
• 測定

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:
50 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
偏極標的
実験@RCNP
GR
偏極3He標的
Scattered proton
LAS
Knock out proton
半導体レーザー
Beam
実験@RCNP
MWDC
To LAS
100 mm
Beam
To GR
MWDC
• 3He ガス
• ガラス
: 5.4 mg/cm2
: 115 mg/cm2
• MWDC(GR/LAS)
 反応点の特定
偏極3He標的
• AFP-NMR法


2時間毎に測定
スピン反転
• 絶対値校正
 3He(p,p+)4He反応
PHe   4 . 96  0 . 70   10
-4
 V NMR
• 3He偏極度


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
実験結果
s   s 0 1 + p y A y + p y A y + p y p y C yy 
T
T
T
s   s 0 1 + p y A y - p y A y - p y p y C yy 
T
T
T
s   s 0 1 - p y A y + p y A y - p y p y C yy 
T
T
T
s   s 0 1 - p y A y - p y A y + p y p y C yy 
T
T
T
実験結果
微分断面積
実験結果
スピン相関係数
● 束縛状態
○ 連続状態
■ 両方
統計誤差のみ表示
Very preliminary
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
Summary
• 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