京産大ら,質量の期限に新たな知見

京都産業大学,京都大学,大阪大学,東北大学等の研究グループは,η’中間子を束縛した原子核の探査についての実験結果を論文出版した(ニュースリリース)。

我々の身の回りの物質は原子核と電子によって構成されており,電子はヒッグス機構によって質量を得ている。原子核を構成する陽子や中性子(核子)の中にあるクォークもヒッグス機構によって質量を与えられているが,これだけでは核子の質量を説明することはできない。

強い相互作用によるクォーク・反クォーク凝縮が質量生成の起源だと言われている。原子核中ではクォーク・反クォーク凝縮の量が変化するため,核中ではη’中間子(イータプライム中間子)の質量が軽くなり原子核中に準安定に束縛された状態(η’中間子原子核)を作ることが,近年理論的に予想されていた。η’中間子束縛原子核の束縛エネルギーを実験で測定できれば,体重など身の回りの質量の起源について迫ることができる。

実験は兵庫県にあるSPring-8のLEPS2実験施設で行なった。高エネルギーのガンマ線を炭素標的に照射し,前方に散乱された陽子のエネルギーを高抵抗板検出器で測定した。エネルギー保存則からη’中間子と原子核とで構成される系のエネルギーを測定しη’中間子原子核の信号を探査した。

さらに,η’中間子原子核の崩壊で生じると予想される粒子をBGO結晶で作られた電磁カロリメータで測定することによって,η’中間子原子核の生成とは無関係な反応を抑制することに成功した。

また,これまではガンマ線ビームによる原子核からのη’中間子の生成率は測定されておらず,η’中間子原子核の生成率の予想に理論的な不定性があったが,この実験ではη’中間子の生成率も同時に測定し不定性を抑えることができたという。

研究グループは,η’中間子原子核の信号は今回の実験では発見されなかったが,η’中間子と原子核の間に働く力についての重要な情報を得ることができたとしている。

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