研究内容

本研究室は放射線計測学研究室です。現在、国内外の実験施設で得られた原子核ハドロン実験のデータに対して「その背後にどういう物理が隠されているか」を数値シミュレーションを行なって探究しています。

本研究室では、主に以下の内容を研究しています。また、最後に研究のキーワードを解説します。

エキゾチックな構造を持つハドロンの探究

ハドロン分子状態

新しい核力と新しい原子核

Kbar N N 原子核

Kbar N N 原子核。

核子と Ω バリオンの間の新しい核力

キーワード

量子力学

原子以下のミクロなスケール (おおよそ 0.1 nm = 10-10 m) で見えてくる、我々の日常的な常識とはちょっと違った物理学。

電子が原子核に完全に落ち込まずに原子核の周りを回るのも、我々の宇宙に「スイヘーリーベー…」と多様な元素が存在するのも、量子力学のおかげ。

クォーク

qqq.png

現在のところ、実験で確認されている最も基本的な粒子(の一種類)、いわゆる「素粒子」。

クォークには 3 つの形態がある。色の三原色になぞらえて、その 3 形態は「赤」「緑」「青」に分類される。実験で直接観測されるのは後述する「ハドロン」で、それらはクォークが「白色」になるように組み合わされている。クォークは単独では取り出せない、とクォークの力学(量子色力学という量子力学の理論の一つ)では考えられている。

さらに、クォークには 6 種類(アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップ)ある。しかし、我々の身の回りの物質では、原子核の中にアップクォークとダウンクォークの 2 種類が存在するだけだ。その他の種類のクォークは、実験で人工的に生成される。

本研究室の影の主人公。

ハドロン

「赤」「緑」「青」の色を持ったクォークが「白色」になるように組み合わさった粒子。「赤」「緑」「青」の三色を使った 3 個のクォークからなるバリオン(陽子、中性子、Ω 粒子など)と、ある色とその補色(例えば、「赤」と「シアン」)を使ったクォーク-反クォーク 2 体形の中間子(π 中間子、K 中間子など)が存在する。

大きさ約 1 fm = 10-15 m。

ハドロン間には、クォークの力学に起因する「強い相互作用」と呼ばれる相互作用が働く。

baryon_v3.png

バリオン 陽子、中性子、Ω 粒子など

meson_v3.png

中間子 π 中間子、K 中間子など

原子核

陽子と中性子が、強い相互作用の一形態である「核力」で束縛した系。下の図では、色付きの輪一つ一つが陽子または中性子を表す(なぜこのような「赤」「緑」「青」「白」の色が付いているのかは、上のクォークハドロンの解説を読んでいただければ分かると思う)。

大きさは、数 fm から 10 fm = 10-14 m。

nuclei_v3.png

原子核

強い相互作用

ハドロン間に働く、クォークの力学に起因する相互作用。核力がその代表。


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