Transcript 真空中 - 小沢研究室
小沢研究室紹介 大学院を志す人のために 素粒子・原子核物理学とは？ ２０００年以上も前から人類の探究心を駆り立ててやまないこれらの問い に答えること、これが素粒子原子核物理学の究極の目標である。 自然を支配する基本法則はどのようなものか 物質を構成する究極の要素は何か 宇宙はなぜ現在の姿になっているのか 宇宙にはどのような物質が存在し、それはどのよう に作られたのか 2 日本学術会議 物理学委員会 素粒子・原子核物理学分科会報告 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 基礎物理学の展望 ～素粒子・原子核研究の立場から～ 及び 初田氏スライドより引用 クォークの閉じ込 めによるハドロン の形成 安定な物質 を作るため の核力コア 原子核反応 による発光 超新星爆発 を起こす核 反応 太陽 Big Bang W Z Higgs 相転移 ν クォーク・ グルオン の世界 時間 3 超新星爆発 ハドロン の世界 原子核 の世界 中性子星の 構造を支え るクォーク 中性子星 反クォーク・クォーク対凝縮 によるカイラル対称性の自 発的破れと質量の獲得 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 我々の挑戦 この辺の研究 4 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g クォーク閉じ込めの研究 高温状態によってクォークの閉じ込めを破る。 クォーク・グルーオン・プラズマの生成 高エネルギー重イオン衝突実験（米国ブルックヘブン研究所） QCD Lattice計算予想より十分大きなエネルギー密度を達成可能 e > 5 GeV/fm3 を達成！(cf. 計算では、1 GeV/fm3以上でQGP) 5 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g ブルックヘブン研究所 RHIC & PHENIX 生成粒子 金 ＰＨＥＮＩＸ 金 生成粒子 我々の研究室では、 電子同定用検出器（ＲＩＣＨ）の運用 閉じ込めの破れの直接証拠の検出 高温状態での質量起源の研究 6 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 閉じ込めの破れの直接証拠～ J/y粒子量の減少 真空中のJ/ψ粒子 高温状態 高温高密度状態 Non-perturbative Vacuum c c Perturbative Vacuum 閉じ込められている c c Perturbative Vacuum 閉じ込めが破れた c c Color Screening 周囲のカラー荷で遮蔽 カラー遮蔽効果によってＱＧＰ中での収量減少 閉じ込めの破れを示す直接証拠 現在、確定的な結論を出すため、実験継続中 7 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 質量獲得機構の研究～ ρ, ω, φの質量変化 真空中のφ中間子 Non-perturbative Vacuum cs 反クォーク・クォーク 凝縮が解けることに よる質量変化 cs Perturbative Vacuum 真空中に反クォーク・クォークが凝縮し カイラル対称性が自発的に破れている 高温状態 c s cs Perturbative Vacuum “真空中”の反クォーク・ クォーク凝縮が解けてカイ ラル対称性が回復 質量変化が直接的な観測量決定的な測定を計画中 カイラル対称性の自発的破れは、 超伝導の相転移と同じ（普遍法則の存在） 8 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 原子核を用いた質量起源の研究～J-PARC 同様の研究は、原子核を用いても可能 原子核 φ中間子 Non-perturbative Vacuum 埋め込む cs cs Perturbative Vacuum 密度効果により反クォーク・クォーク凝縮が“一部”解けて 原子核中でカイラル対称性が“部分的”に回復 超伝導において、温度ではなく磁場をかけると相転移を起こすのと同様の現象 原子核中に中間子を生成し、その電子対崩壊により質量を測定 9 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g KEKにおける過去の実験結果（原子核中） r/w Excess f Cu Excess bg<1.25 (Slow) 電子・陽電子対不変質量分布 このエネルギー領域でω/f中間子電子崩壊のピークを捉えた初めての実験 大立体角のスペクトロメータとしては、世界最高の分解能を達成 既存の粒子の寄与からだけでは説明できない質量分布の変化 但し、統計量が少なく、カイラル対称性が起源とは特定できず。 10 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g J-PARCへ さらに、大強度のビームを求めて、J-PARCへ Hadron Experimental Hall 11 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g Hadron Hall NP-HALL 56m(L)×60m(W) 12 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g Hadron Hall 13 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g High pT 14 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 15 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 16 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g J-PARCでの系統的研究 明確な原子核内質量スペクトラムの測定が必要 例えば、Tailではなく、Double Peak 分散関係の測定によるモデルへの強いコンストレイン ＱＣＤ的には、スペクトラムの平均が凝縮と関係づけられる 陽子 標的 17 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 高統計・精密測定(E16) 分解能の向上 5 MeV/c2 を目標（2倍） 分散関係の測定（統計100倍） 10倍のビーム量（1010 per spill） 5倍のアクセプタンス、2倍の断面積 [GeV/c2] 18 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g w 中間子を原子核内に止めて測定 (P26) 生成時の前方中性子とω中間子崩壊のγ線を同時測定 ω中間子が原子核内に静止したものを選択的に測定 原子核中でのω中間子質量変化を1％の精度で測定 p n w g mw 19 g 原子核中 p0 p-A w + n+X g p p p g 2 自由空間 p0g gg 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g さらに、将来的な実験 η中間子 バリオンのカイラル対称性に関する実験的情報 Strong Interaction η-N* N*(1535) KS-KL s-wave resonance (Chiral Unitary model) Chiral partner of nucleon (Chiral Doublet model) K* 中間子 Another Vector meson Relatively Large Mass shift compared to f K*K+g Small Final state interaction with K Stopped f中間子 20 原子核中で静止したf中間子の質量分布 反陽子入射と2 f 生成反応（1 f tagging） g K* g線検出器 K K spectrometer 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 研究生活 研究室の大学院生になると何ができるか？ 実験の一生 考える Ｊ－ＰＡＲＣ 作る 実験する ＲＨＩＣ 解析する すべての段階が、今すぐに、経験可能 22 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 例えば、僕が学生時代に作ったもの 23 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 24 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 現在、君達が作り上げるもの J-PARCでの実験に向け、企業と 協力し、最先端の検出器を開発 中 修士1年間の成果として、世界最高レ ベルの性能を達成 GEM 最終的に、自分の実験と誇れる実験となる 25 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 大学での研究の基本は、“人材” おたく 体育会 物理か実験が好き 26 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g 小沢研究室 実験の研究室 最近出来た研究室で、構成員は五人 小沢 恭一郎 宇都宮 和樹 渡辺 陽介 小松 雄哉 桝本 新一 （講師） （修士2年） （修士2年） （修士1年） （修士1年） 専門は、強い相互作用(Quark)の物理 米国と日本で実験 連絡先：[email protected] 小沢の居室：1号館310号室 27 原子核グループ研究室：305号室, 307号室, 308号室 研究室ガイダンス 小沢研 http://nucl.phys.s.u-tokyo.ac.jp/ozawa_g