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2008/9/2 理研. ハイパー核と YN 相互作用 after Hiyama ’ s talk at KEK after Day1 projects. 「 J-PARC ハドロン物理の将来研究計画を考える」. 5-10 年後の夢のある話をせよ. 夢 & リアリティ. 山本 @ 都留文科大. ハイパー核研究の二つの側面 ハイペロンを含む原子核の構造・反応 YN ・ YY 相互作用の特徴. 前置き. YN ・ YY 相互作用とハイパー核. YN ・ YY 相互作用模型は 2 体散乱データの 貧困さのために非常に不定性が大きい
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2008/9/2 理研 ハイパー核とYN相互作用 after Hiyama’s talk at KEK after Day1 projects 「J-PARCハドロン物理の将来研究計画を考える」 5-10年後の夢のある話をせよ 夢&リアリティ 山本@都留文科大
ハイパー核研究の二つの側面 ハイペロンを含む原子核の構造・反応 YN・YY相互作用の特徴
前置き YN・YY相互作用とハイパー核 YN・YY相互作用模型は2体散乱データの 貧困さのために非常に不定性が大きい ハイパー核データによる模型の制限や選択 が重要な役割を果たす ハイパー核データがNN核力における 2体散乱データの役割を果たすわけでない YN散乱データはベースである それなしにNijmegen modelは作れなかった
Oka-san の問いかけ YN,YY相互作用が全部よくわかったとしたら 格子QCDでYN,YY力が正しく出たら 触発されて考えてみたこと 答えではないが
「YN,YY相互作用が全部よくわかる」 とは、どういうことだろうか? ΛN、∑N、ΛΛ、ΞN、Λ∑、∑∑、ΛΞ、∑Ξ、ΞΞ ・・・
まずは核力(NN interaction) 武谷核力論(1950年代)以降の発展 定性的特徴(1950年代) OPEP tail 中間領域引力 テンソル力 短距離斥力 50年 モデルの定量的確立 OBEP and beyond coreの成因 格子QCD 模型的アプローチ (現象を基礎とする) 第一原理的アプローチ 本質論的段階へ
核力模型の定量的成立 *2体系の実験情報(phase shifts等)に基づく *多体系の情報からのfeedbackは限られている YN・YY相互作用(現状) *2体散乱実験は極めて限定的 *多体系の情報からの補完 どこへ、どのように?
究極目標はバリオンオクテット間相互作用の全体像究極目標はバリオンオクテット間相互作用の全体像 実験(2体散乱/多体系)で捉えうる各チャネルの基本的 特徴をコンシステントに表現し一定の予言性を有する 相互作用模型の構築が模型的アプローチの目標である 第一原理的研究(QCD + hyper computer)がいかに進んでも 模型的アプローチがそれに解消することはないだろう 人間の認識とは模型的イメージが脳裏に描かれることだから しかし実験不能なチャネルの情報をcomputer simulationに 依拠することはありえる
「格子QCDでYN,YY力が正しく出たら」 が意味すること 理論の理論たる所以はその予見性にある 模型的アプローチの基礎付けに留まらず 実験プロポーザルの種になりそれが検証されて 本物であることが実証される (実体論的段階から本質論的段階へ ニュートン力学による海王星の予見と発見) その段階に到達して初めて 実験不能なチャネルのsimulationがrealityを獲得する Λ∑、∑∑、ΛΞ、ΞΞ、・・・ 中性子星の内部を知る と私は思います
模型的アプローチ 典型例としてのΛN spin-spin interaction Λハイパー核におけるspin-doublet statesでのテスト ND × NF △ JA/JB × 模型構築における必要条件として考慮 NSC97e/f ESC04 FSS/fss2 spin-doublet states
Decomposition to spin-independent,spin-spin, LS and tensor parts ΛN相互作用模型の構築: spin-spin partを適切に調節することが前提
SLS/ALS problem SLS/ALS は手にp-statesで効くshort-range interaction 多体効果の影響を受けにくい Λs.o. splitting in nucleiと素直にリンクする γ線分光実験によるΛs.o. splittingの精密測定は 90年代における代表的成果のひとつである 相互作用模型への反映 “Strong cancellation of SLS & ALS”はQMの専売特許ではなさそう also possible in ESC modeling
ESC04 modeling PS, S, V, AV nonets not taken (ππ),(πρ),(πω),(πη),(σσ) +(πK),(πK*)・・・ strangeness exchange ESC07 PS-PS exchange small spin-orbit interaction
Experimental value estimated as KΛ~7 ESC07 small spin-orbit splitting は meson-theoreticalに理解できる!!
「将来研究計画を考える」 ∑N interaction をめぐって After Day-1 の目玉の一つ but 肥山さんのKEKトークに含まれていない
meson-theoretical models 21S023S141S043S1 sum Fss 6.1 -20.2 -8.8 48.2 +9.8 fss2 6.7 -23.9 -9.2 41.2 +7.5 QM-based models
Tamagaki’s original idea: Pauli-forbidden state 領域Ⅲ Repulsive core の成因 たとえば ESCポメロン+ωチャネル・状態依存性はあまりない FSS/fss2 QMに特有のチャネル依存性がある ハイパー核で領域Ⅲを見れるか? 原子核現象を通じて核力の領域IIIの異なる modelingを区別することはできなかった
QM cores K. Shimizu, S. Takeuchi and A.J. Buchmann, PTP, Suppl. 137(2000)
V[51]の調節で 強く変わる V[51]にPauli-forbidden stateが存在
Recent Nijmegen approach ESC core に QM core の特徴を反映させる!!! ESC core = pomeron + ω Assuming “equal parts” of ESC and QM are similar to each other Almost Pauli-forbidden states in [51] are taken into account by changing the pomeron strengths for the corresponding channels gP 2.5 gP ESC07-a,b,c,d,e,f,g
UΣ ESC07 Strong repulsion in T=3/2 3S1 & T=1/2 1S0 states Large conversion width (strong ΛN-ΣN coupling) ESC07
Nijmegen 対 Kyoto-Niigata ESCもFSS/fss2も同じ範疇(模型的アプローチ)に属し 多かれ少なかれ現象論的パラメータを含む ESC07 two-meson exchange まで入れる、effective mesonは使わない repulsive core: ω meson + pomeron QM coreの特徴を現象論的に取り込む FSS/fss2 QM core + effective mesons 両者の接続には現象論的パラメータが使われている 原理的には Fujiwara QM core + Rijken meson exchange のモデルも可能である いずれにおいても模型的アプローチに相応しい現象論的処方を含む 原理主義の臭いはそぐわない
Quark Pauli-forbidden states の存在を いかにして実証するか? ∑N phase-shift analysis (可能?) ∑-nucleus potentialを通じて Quasi-free ∑ production ∑-nucleus scattering
B-nucleus folding potential derived from complex G-matrix GBN(r; E, kF) N-nucleus scattering の記述においては “no free parameter”で 現象論的モデルを凌駕する
ところで Quasi-free ∑productionのspectrumから U∑の引力or斥力が決められるだろうか?
Λ optical potential by Yamamoto-Bando 1988 JLM近似 ΛA potential の Imaginary partのoriginはNAと同じ: Wscat
強い虚部分の存在! Dabrowski W∑<WN<WΛ
with U∑(JLM) Wconv only (dashed) はWSによる結果と似ている Wscatによる強いreduction
N-nucleus scattering : 核力から出発して”no free parameter”で説明できる 核力模型による差は小さい U∑の正負のような定性的特徴(相互作用模型の選別) ∑-nucleus scatteringで判別できるのではなかろうか さらには∑ spin-orbit potential (模型毎にバラバラ) の情報も・・・Lane potentialも・・・
∑∓-nucleus scattering 入射エネルギー 50~200 MeVで G-matrix近似は非常によい UcenとUsoは∑N interactionの良い情報 微分断面積と偏極量(Ay)からUcenとUsoが決まる UsoはAyだけからは決まらない N>Z targetsに対する ∑∓ 散乱でLane potentialも
YN・YY interactions in S=-2 states とりわけΞN interaction ここに至って初めてBaryon octet 間相互作用の 全体像が見えてくる 現状はと言えば、ΞN interactionに関する 種々の理論的模型は定性的にすらバラバラ 実験なし理論の無力さを露呈 UWS~-14 MeVが唯一の手がかり できる計算を行いJ-PARC実験をかたずを飲んで待っている 先のシナリオは実験結果次第か・・・ Ξハイパー核の存在確認は次のパラダイムへの架け橋
十分に深いUΞ(light p-shell Ξnuclei) 素直なSU3 OBEPでは無理(NF, NSC89/97, etc 強い斥力) FSS/fss2は11S0 stateattraction で頑張るが不十分 特殊なmodelingが必要 scalar-singlet meson dominant models: ND, Ehime Cancellation between vector & axial-vector mesons: ESC04d
Features of ESC04d and NHC-D ESC04d NHC-D Mass-dep of BΞweakstrong Lane termstrongweak light Ξ-states○ △ Conversion widthlargesmall (K-,K+) experiments in J-PARC are decisively important to select out reasonable interaction models 願わくば、いつか(K-,K0)反応を!
今は予想もできない現象を予言可能 チャーム核、オメガハイペロンを原子核に入れた ハイパー核、いろいろなメソンを原子核に入れた エキゾチックな原子核を予言 5年後、10年後のハドロン物理研究の考えられる将来像 (Hiyama’s view) QCD ペタコンの導入でさらに 発展 Lattice QCD ハドロン 現実的相互作用(YN、YY、メソンーバリオン) 新しくこの矢印が生まれる! 有限温度における 高密度状態の物理 (中性子星内部の研究) J-PARC YN散乱実験 多体系のダイナミクス Shell 模型 Few-body計算 Cluster模型 J-PARC 高分解能ガンマ線実験 ペタコン
arXiv:0801.0879v1 6 Jan 2008 デタラメ例 Uσσ -1.37 -0.96
Jeulich modelにおけるΛN spin-spinが悪いことを 15年ほど前に指摘したがHolindeに無視された 最近のJeulich 05では更に悪くなっている 我々の提起を誠実に受け止めたNijmegen(Rijken)は NSC97, ESC04/07に取り組んだ
ΛN-∑N couplingの強さ (定量的理解へ) Meson theoretical model にとっての重要性 J-PARC実験の重要課題 neutron-rich Λhyper nuclei conversion widths of ∑states etc
玉垣さんのテキストより π π
ΛN-ΣN tensor は NN tensor と同質 dominated by π ΛN-∑N couplingが tensor-dominantである ことは多体構造計算における 理論的前提
Experimental data suggesting attractive Ξ-nucleus interactions BNL-E885 12C(K-,K+)X KEK-E176 twin Λ hypernuclei UΞ~ -14 MeV UΞ~ -16 MeV represented by Woods-Saxon potential
ΞN 13S1- state attraction PS V ω Canceling of V and A Attraction of S appears cancel S A ε attractive a1 Contributions from PS-, S-, V-, AV-mesons
Double-Λ states after Nagara たくさん造ること Hiyama systematics からのズレ? ΛΛ-ΞN coupling の強さ?