衝突型加速器による高エネルギー宇宙線衝突での超前方粒子生成の総括的解明
【研究キーワード】
宇宙線 / 素粒子実験 / 実験核物理 / 国際協力 / 加速器 / 超前方散乱 / 偏極実験 / CERN / 原子核実験 / 衝突型加速器 / ハドロン相互作用 / 空気シャワー / ニュートリノ
【研究成果の概要】
10の14乗から17乗電子ボルトの超高エネルギー宇宙線が起こす空気シャワーの精密理解のために、LHC13TeV陽子陽子衝突、及びRHIC510GeV偏極陽子陽子衝突での超前方に放出される中性粒子の研究を行ない、LHCとRHICの衝突エネルギー間での超前方ガンマ線生成のファイマンスケーリング則の成立、ATLAS実験との連動解析、RHIC横偏極衝突での超前方中性パイ中間子放出の左右非対称性の発見、などの成果を得た。また超前方粒子生成を担う回折散乱が空気シャワー発達に及ぼす影響について理解を進めた。加えて、LHC Run-3や陽子-酸素原子核衝突などの将来の測定への準備を行なった。
【研究の社会的意義】
核子―核子衝突での超前方粒子生成は、最もありふれた散乱事象であり、二次粒子が最も大きな縦運動量を担う過程として、宇宙線の空気シャワー発達や、大気ニュートリノ生成などに重要である。本課題では、2種の衝突型加速器LHCとRHICと用いて、10**14eVから10**17にいたるエネルギー領域で超高エネルギー宇宙線の超前方生成中性粒子を研究するLHCfおよびRHICf実験を推進し、その包括的解明を進めてきた。これらは世界で初めての貴重な測定データであり、宇宙線物理から高エネルギースピン物理まで幅広い分野を横断したユニークな横断研究の創出にもつながっている。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 後藤 雄二 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 仁科加速器科学研究センター | 先任研究員 | (Kakenデータベース) |
| 毛受 弘彰 | 名古屋大学 | 宇宙地球環境研究所 | 助教 | (Kakenデータベース) |
| さこ 隆志 | 東京大学 | 宇宙線研究所 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【配分額】15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)