Transcript e,e`K + - 東北大・原子核物理グループ

Hlab meeting
4/6/2010
T.Gogami
2009年6月
@ JLab Hall-C
目次
•
•
•
•
•
•
•
ハイパー核
3つの実験プロジェクト
JLab
(e,e’K+)
E05-115
これから
写真
Λハイパー核の研究
Λハイペロン
陽子 uud
中性子 udd
u
d
s
• ハイパー核とは
ハイペロン(sクォークを含むバリオン)が束縛された原
子核
• Λハイパー核研究の意義
– ハイペロンは核子からのパウリの排他律を受けない。
核子で占められている深い軌道に束縛可能である。
原子核深部を探るプローブとして有用である。
• ハイパー核を生成する反応
– (K-,π-)
– (π+,K+)
– (e,e’K+)
KEKやBNL
JLab
Λ
ハイパー核
プロジェクト
•
ハドロンビームを用いたΛハイパー核のγ線分光実験
高エネルギー加速器研究機構(KEK)
大強度陽子加速器施設(J-PARC)
(K-,π-)
•
電磁生成
•
光反応によるK0S中間子の生成機構
東北大学電子光理学研究センター
γ + n -> K0 + Λ
山本
(e,e’K+)反応を用いたΛハイパー核分光実験
Thomas Jefferson national accelerator facility (JLab)
e + p -> e’ + K+ + Λ
奥山
後神
Jefferson Lab
Newport News ,VA
http://www.jlab.org/
(e,e’K+)実験の加速器に対する要求
加速器に対する要求
(e,e’K+)実験E05-115
1.
2.
3.
散乱電子とK+中間子の同時測定
反応断面積 小 ( ~100 [nb/sr] )
高いエネルギー分解能 (~400 [keV] )
1.
2.
3.
duty factor 高
ビーム強度 大
エミッタンス 小
エネルギーの分布幅⊿E/E 小
これらを提供する唯一の加速器
JLab 連続電子線加速器CEBAF
Hall C
CEBAFの概略図
Maximum beam energy
6.0[GeV]
Maximum beam intensity
200[μA/Hall]
Beam emittance
~2 [mm・μrad]
Beam energy spread
<1×10-4
Beam bunch interval
~2[ns] (499[MHz])
(e,e’K+)反応
•
物理的な利点
• 運動量移行大深い軌道に束縛可能
• Spin-flip と Spin-non flip
• 陽子をハイペロンに変える反応
•
実験的な利点
• 高品質な1次電子ビームが利用可能
• 強度の強いビームを利用可能
薄い標的
エネルギー分解能 良
素過程
e+p --> e’+Λ+K+
e’もK+も共に前方にピーク前方検出の必要性
JLab Hall-CにおけるΛハイパー核分光実験
e+p -->
第一世代
2000年
e’+Λ+K+
Enge
e’
e
第三世代
2009年
Enge
HES
+Tilt法
γ*
p
第二世代
2005年
+Tilt法
B
K+
Λ
SOS
HKS
HKS
Splitter Magnet
• 第一世代実験(E89-009): 12ΛB
世界初
750 [keV] (FWHM)
• 第二世代実験(E01-011) : 7ΛHe,12ΛB,28ΛAl
Tilt法・・・バックグラウンド激減
HKS導入・・・エネルギー分解能 500 [keV] (FWHM) 収量7倍
• 第三世代実験(E05-115) ) : 7ΛHe,9ΛLi,10ΛBe,12ΛB,52ΛV
HES導入 ・・・収量~4倍
第三世代実験E05-115 セットアップ
3°~ 14.5°
1°~ 14°
新設
HES側粒子検出器
Reference plane
e’
最下流から撮ったHES側
粒子検出器の写真
configuration
粒子軌跡測定
EDC1
xx’uu’(+30deg)xx’vv’(-30deg)xx’
100 ×12 ×30 cm
粒子軌跡測定
EDC2
uu’(+30deg)xx’vv’(-30deg)
120 × 30 × 2 cm
時間測定
EH1,2
29 – segment , H6612 , EJ-230
117 × 30 × 1 cm
時間測定
EH3
1 – segment , H7195 , RP-408
127 × 3.8 × 3 cm
HKS側粒子検出器とK+のPID
HKS側のバックグラウンド
e+ , π+ , p
粒子軌跡測
定
KDC1,KDC2
時間測定
EDC2
粒子識別
WC , AC
水チェレンコフ検出器 : p除去
n=1.33
エアロジェルチェレンコフ検出器 : π+除去
n=1.055
e+除去
アクセプタンスから外す
Missing mass
• ハイパー核の質量MHY
M2HY = (Ee + MT - EK+ - Ee’)2 - ( pe - pK+ - pe’)2
• Λ粒子の束縛エネルギー
-BΛ = MHY - Mcore - MΛ
• 標的における粒子運動量ベクトルの導出
reference plane における位置・角度 xf=(xf, xf ’, yf, yf ’)
p = F (xf)
モンテカルロシミュレーションにより導出する
CH2標的(p -> Λ , p -> Σ0)のMissing mass
CH2 target missing mass (preliminary)
L
Width of L
~4MeV (FWHM)
S0
Mx-ML [MeV/c2]
Accidental background
これから
• JLab
– E05-115の解析
– HπS(E08-012) 2012年
• Mainz (MAMI-C)
• NKS
– beam time
KAOS spectrometer @ MAMI-C
• Group meeting
–
–
–
–
Collaboration meeting @ JLab (2010/3)
regular meeting (週1)
TV meeting
collaboration meeting(年1)
輪講
– HπS
– MAMI-C
写真
写真
おわり
backup
素過程
E05-115 Physics motivation
2009年8-11月 at JLab
軽いΛハイパー核の精密測定
7Li(e,e’K+)7 He ,10B(e,e’K+)10 Be
Λ
Λ
– 中性子過剰ハイパー核
– 荷電対称性の破れ
– ΛN-ΣN カップリング
標的 : 7Li、9Be、10B、12C、52Cr
中重Λハイパー核の精密測定
52Cr(e,e’K+)52 V
Λ
– s-、p-、d-軌道の束縛エネルギーや
断面積
– Λの一粒子エネルギーの質量依存性
– l・s splitting ∝ 2l+1
第三世代実験E05-115
(2009年)
第二世代実験E01-011
(2005年)
第一世代実験E89-009
(2000年)
コインシデンスタイムTcoin
Λ生成 + アクシデンタル
K+同定後
アクシデンタル
コインシデンスタイム
ビームの2 [ns]のバンチ
構造が見られる
CH2標的、52Cr標的のMissing Mass
Λ(Σ0)生成 + accidental
Λ
半値幅~4 [MeV]
CH2標的
Σ0
コインシデンスタイム
スペクトロメータが機能している！
52Cr標的
Quasi-freeイベントの数
36 [/hour]
見積もり161 [/hour]
•検出器のefficiency
•解析efficiency
トリガー
• HKS側
– TOFカウンターのみのトリガー
(CP)i=(KTOF1X)i×(KTOF1Y)×(KTOF2X)i
– WCとACのvetoで作るトリガー
(K)i=(WC)i×(AC)i
– (CP)iと(K)iのコインシデンストリガー
(HKS)i=(CP)i×(K)i
i:グループ番号
×:AND
＋:OR
• (WC)i=(WC1)i×(WC2)i
• (AC)i=2/3{(AC1)i×(AC2)i×(AC3)i}
• (AC1)i=(AC1)iTOP+(AC1)iBOT
• (AC2)i=(AC2)iTOP+(AC2)iBOT
• (AC3)i=(AC3)iTOP+(AC3)iBOT
上下のORの2/3
– HKSトリガー
HKStrigger=Σ(HKS)i
• HES側
• HEStrigger=(EHODO1)×(EHODO2)
• コインシデンストリガー
•
COINtrigger=(HKStrigger)×(HEStrigger)
Energy Scale Calibration –L, S
0
elementary reaction using proton target :
peak-
Water Cell target
Water Flow
5cm
Havar foil (25mm x 2)
-> background source
higher rate than CH2 data
CH2 target
Water Flow
H2O target missing mass (preliminary)
CH2 target missing mass (preliminary)
L
12C
Acc. Background
2010/3/20
L
Width of L
~4MeV (FWHM)
QF
S0
# of incident
almost same
S0
Mx-ML [MeV/c2]
Mx-ML [MeV/c2]
Bad S/N ratio, poor statistics
→ Due to multiplicity analysis problem
JPS 2010 Spring Meeting
HKS側粒子検出器とK+のPID
HKS側のバックグラウンド
e+ , π+ , p
粒子軌跡測
定
KDC1,KDC2
時間測定
EDC2
粒子識別
WC , AC
水チェレンコフ検出器 : p除去
n=1.33
トリガー段階の除去率95.65 ± 0.02 [%]
エアロジェルチェレンコフ検出器 : π+除去
n=1.055
トリガー段階の除去率99.79 ± 0.02 [%]
e+除去
アクセプタンスから外す