電磁相互作用による中性K中間子生成実験

ストレンジネス生成機構解明の研究

ストレンジ・クォークは我々の通常の世界では安定に存在していません。 作り出す為には、何かの反応(エネルギー)からストレンジ・クォークと反ストレンジ・クォークとを対で作ることが必要です。 いろいろ方法がありますが、シンプルに作る方法は、光子を核子(陽子や中性子)に当てて、ストレンジネスを持ったメソンとバリオンを作る方法です。  

ストレンジ生成機構の解明のため、世界中で研究が行われてきました。 多くの実験は、光子と陽子の反応から電荷を持ったK中間子を測るという測定が容易な方法で行われています。 しかしこの方法だけでは、ストレンジネス生成機構は十分解明出来ません。 そこで我々が注目したのが、これまできちんと測定されていなかった


γ + n → K0 + Λ

反応です。 これは、反応の前後に電荷が関与していないという点でユニークです。 また、生成された、K0中間子とΛ粒子は、約10-10 秒のオーダーで他の粒子に崩壊します。


K0 → π+ + π-
Λ → π- + p

このことが測定を困難にするため、これまで研究がほとんど行われていなかったのです。 この状況を打破すべく、我々はその測定の為の専用の検出器を製作・設置し、実験を行っています。



我々は、東北大学 電子光理学研究センター (ELPH) で実験を行っています。 ELPHには、1.3 GeV (13億電子ボルト) のエネルギーの電子ビームを作れるブースター・リング と呼ばれる加速器があり、これを利用し電子ビームから γ線ビームを作ることにより実験を行っています。


BM4 beam line
γ線と中性子の相互作用
NKS2

現在の中性K中間子スペクトロメータは二世代目で 、NKS2 = Neutral Kaon Spectrometer 2 と名付けられています。 NKS2実験において、我々は全ての検出器を新たに設計し、製作・建設を行いました。 左の写真はNKS2をビーム流から見た時のものです。

荷電粒子の運動量を正確に測定するための要が、飛跡検出器です。 右の写真はその一つである円筒型ドリフト・チェンバーで、大きさは、高さ 63 cm、直径 160 cm となっています。 フラッシュに反射しているのは、シグナル検出用のワイヤーです。この検出器により、荷電粒子の軌跡は200から300ミクロンの精度で測定できます。