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He(stoppedK-, N)反応を用いた
ストレンジトライバリオンの実験的研究（5）
2006年日本物理学会秋期年次大会@奈良
東京工業大学
2006年９月21日
福田芳之
for KEK PS - E549 collaboration
Collaboration list
motivation
KEK PS-E549実験における、
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He(K-stopped, p)
反応による全アイソスピン1のストレンジトライバリオン系の研究
飛行時間測定の方法による陽子運動量/
ミッシングマススペクトルの研究
現時点ではE549実験の解析から幅の細い
ピークが発見されていない
そのため陽子運動量スペクトルの規格化を行い、
ピークの生成率の上限値を求めることが必要である。
陽子運動量スペクトルの規格化の基本方針
１） 静止K-の選択
インフライト反応を除去
２） アクセプタンスの運動量依存性
ヘリウム標的を用いた静止K-事象には、He原子軌道上に束縛され
長生き(τ=10.24 ns)する3.5%の分岐(meta-stable state)が存在する
上式の運動量に依存した項の値を求める。
meta-stable
stateを形成したK-の 約63%はμに崩壊する。
３）陽子生成率の絶対値の合わせ込み
両辺が等しいことを利用して、静止K-が反応した結果放出される
陽子運動量分布をμイベントより導出する。
標的直前（T0）における発光量、
及び反応点の相関より
静止Kを選択する
標的直前の発光量
静止K-事象の選択
ビーム軸方向の反応点 [mm]
P tof
start
(T1)
PDC
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KK timing
(T0)
He target
meta-stable state事象の選択（１）
静止K中間子と荷電粒子放出の時間差スペクトル
K stopping time=T1-T0-(TOF1+TOF2)
K timing
(T0)
P tof
start
(T1)
In-flight事象
静止Kイベント
TOF1
TOF2
4
He target
PDC
-2
-1
0
1
2
3
K stopping time [ns]
-
入射K と放出された荷電粒子のTOF解析により、静止K-事象の選択が可能
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meta-stable state事象の選択（２）
ヘリウム標的を用いた静止K-事象には、He原子軌道上に束縛され
崩壊する3.5%の分岐(meta-stable state)が存在する。
meta-stable stateを形成したK-は寿命約10.24nsで自由崩壊する。
prompt
T0 Counter
P tof
start
(PA)
放出荷電粒子の1/β
μ
4
He target
PDC
[1/β]
-2
π
delayed
-1
0
1
2
3
K stopping time [ns]
e
ヘリウム標的から遅れて放出される事象を選別することにより
観測することが可能。
[1/β]
4
静止K-あたりの陽子生成効率の絶対値の導出
静止K-あたりのmeta-stable stateの分岐比の値に
文献値（3.5±0.5%）を用いる
cf. H.Outa 博士論文
求める「静止K-あたりの陽子運動量分布」は、
陽子検出効率および、観測された陽子の運動量分布の比のみ
から得られる。
静止K-の判別の解析効率やトラッキングの効率、DAQによる効率
などを考慮することなく、陽子運動量の規格化を行うことができる。
陽子生成時の運動量と検出効率
E549セットアップより
幾何学的に求められる陽子検出効率曲線
（シミュレーション）
P tof
stop
(PB)
●
検出効率 [%]
T0 Counter
μの幾何学的な検出効率
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He target
P tof
start
(PA)
PDC
Neutron Counter
運動量（生成時） [MeV/c]
1/βのフィッティング
E549実験における1/βの分布を
に着目して
フィットした結果、以下のようになった。
0.8ns delay
3Gaussian+三次関数
Left arm : 54600±300
Right arm: 55200±300
1/β
静止K-あたりの陽子の運動量分布
% / stop K- /2.5MeV/c
4He(K-,p)
inclusive acceptance corrected
陽子の運動量は
27±4%
300MeV/c以上
27±4% /stop K-
11±2%
400MeV/c以上
11±2% /stop K-
3.5±0.5%
陽子運動量 [MeV/c]
500MeV/c以上
3.5±0.5% /stop K-
Summary
E549実験における静止K-が１イベントあたりに放出する陽子の
運動量分布を求めた。
その結果、ヘリウム標的から300MeV/c以上の運動量の陽子が
放出される確率は27±4%であることがわかった。
＜今後＞
静止K-あたりの幅の狭いK中間子核状態の存在確率の
上限値を求める。
spare
P tof
stop
(PB)
P tof
start
(PA)
p
4
He target
PDC
Neutron Counter
陽子運動量分布の導出
１イベントの静止K-がHeと反応した結果、
放出される陽子の運動量分布は以下の式で与えられる。
求める「静止K-あたりの陽子運動量分布」は
観測された陽子の運動量分布と、
本実験の陽子検出効率との比から求められることが分かる。
検出器の配置
K-
P tof
stop
(PB)
T0
BLC
P tof
start
(PA)
x
y
p
z
4
He target
PDC
Neutron Counter
P tof
stop
(PB)
Neutron Counter
T0 Counter
4
He target
PDC
P tof
start
(PA)
シミュレーションの条件
０．E549/570実験のセットアップをGeant上で完全に再現
１．実測された静止Kの分布を用いて陽子を標的中から発生
x,y → 実測された分布に対するフィットで得られるガウス分布
z → 一様分布
２．陽子の運動量分布は300MeV/c～700MeV/cで一様分布
３．陽子の方位分布は単位球面上で一様
４．Pstart、Pstopの時間分解能を考慮
５．シンチレーター中の発光量の飽和（Birk則）を考慮
(C1=0.013g MeV-1 cm-2)
ターゲット中での静止Kの分布
データによるxy,yz分布のプロット