51探花

【本学研究者情报】

〇电子光理学研究センター　教授　大西宏明

【発表のポイント】

• K中间子と阳子が结合した风変わりな量子状态：Λ(1405)の复素质量测定に成功
• 重阳子中の反応を利用して、K中间子と阳子を融合させてΛ(1405)を合成
• 中性子星中心部の超高密度核物质の记述に繋がる研究の进展が期待
  
  

【概要】
　大阪大学核物理研究センターの井上谦太郎特任研究员、川崎新吾特任研究员、野海博之教授（高エネルギー加速器研究机构素粒子原子核研究所?特别教授）、高エネルギー加速器研究机构、理化学研究所、日本原子力研究开発机构、东北大学电子光理学研究センター、Ｊ－ＰＡＲＣセンター、イタリア国立原子核研究所、ステファンメイヤーサブアトミック物理学研究所他からなる研究グループは、碍中间子^※1と阳子から直接Λ(1405)^※2粒子を合成し、その复素质量^※3の直接测定に世界で初めて成功しました。

Λ(1405)は、K中间子と陽子が結びついた風変わりな状態ではないかと長年論争が続いてきました。K中间子と阳子から直接Λ(1405)を合成できれば、その性質を調べる上で有効ですが、Λ(1405)は、K中间子と陽子の質量和より軽いため、二粒子の衝突ではこの反応を起こせないことが研究上の障壁でした。

本研究グループは、阳子と中性子がゆるやかに结合した重水素原子核（重阳子）に负电荷の碍中间子（碍镑-）を照射して中性子を蹴り出し、反动でエネルギーを失った碍中间子が残る阳子と融合してΛ(1405)が合成される一连の反応过程の测定に成功しました。この过程を详细に分析し、Λ(1405)の复素质量を得たことから、Λ（1405）が碍中间子と阳子の散乱における共鸣状态であることが直接示されました。さらに、Λ(1405)と碍中间子と阳子への结合の强さからΛ(1405)がＫ中间子と阳子の结合状态であることを支持する结果が得られました。

本研究の结果は、碍中间子と核子の相互作用を与え、最近発见された新奇な碍中间子原子核^※4を理解する基础的な情报となります。さらには、中性子星^※5の中心部のような超高密度核物质の记述に繋がる理论の进展が期待されます。

本研究成果は、2022年12月20日（火）（日本時間）に、エルゼビア社の学術雑誌「Physics Letters B」（オンライン）にて掲載されました。

図１　风変わりなバリオン：Λ（1405）および関连する物质形成と进化の概念図

【用语解説】

※1 K中间子
ストレンジクォークを含むメソンの中で最も軽い粒子。とくに、 はストレンジクォークと反アップクォークからなり、負の電荷をもつ。

※2 Λ（１４０５）
Λ（ラムダ）ハイペロンの第一励起状态。

※3 复素质量
一定の时间(寿命）で複数粒子に崩壊する不安定な粒子を共鳴粒子と呼び、その質量は、量子力学における不確定性関係によって、寿命の逆数に比例する拡がり（状態幅）を持つ。共鳴粒子の生成と崩壊の過程を記述する散乱理論によると、共鳴粒子の質量は複素数に拡張される。本記事ではこれを复素质量と表現している。その実部は質量の中心値を表し、虚部の2倍が状态幅を表す。

※４ K中间子原子核
K中间子と原子核の束縛状態。本研究と同じ実験装置で、近年、K中间子と2つの阳子からなるK中间子原子核状態が発見された。

※５中性子星
重い恒星が燃え尽きて超新星爆発を起こした后にできる中性子を主成分とする天体。半径10ｋｍ程度のコンパクトな星だが、その质量は太阳の１～2倍に达する。その中心部の密度は1㎝³あたり10忆トンを超えるとされる。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関して）
东北大学电子光理学研究センター
教授　大西　宏明
電話: 022-743-3400
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（报道に関して）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
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