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Deeply Bound Pionic Atoms at RIBF. 奈良女子大学 木村梨恵（ M1 ） 山縣淳子 比連崎悟 IFIC Valencia Univ. Li Sheng Geng. Introduction. π 中間子原子の観測 (1950 年代～ ) X 線分光 ex) (d, 3 He) 反応 重い核の深く束縛された状態を観測 1996 年 Pb 標的（ 2p state ） 2001 年 Sn 標的（ 1s state ） - PowerPoint PPT Presentation
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Deeply Bound Pionic Deeply Bound Pionic Atoms Atoms at RIBFat RIBF
奈良女子大学 木村梨恵（ M1 ） 山縣淳子 比連崎悟 IFIC Valencia Univ. Li Sheng Geng
π 中間子原子の観測 (1950 年代～ )◦ X 線分光 ex)◦ (d,3He) 反応 重い核の深く束縛された状態を観測
1996 年 Pb 標的（ 2p state ） 2001 年 Sn 標的（ 1s state ）
＠ドイツGSI
IntroductionIntroduction
H. Toki, T. Yamazaki, Phys. Lett. B213(1988)129
H. Toki, S. Hirenzaki, T. Yamazaki, R. S. Hayano, Nucl. Phys. A501(1989)653
K. Suzuki, et al. , Phys. Lett. 92(2004)072302
K. Itahashi, et al. , Phys. Rev. C62(2000)025201
C. Batty, E. Friedman, and A. Gal, Phys. Rep. 287(1997)385
Y. Umemoto, S. Hirenzaki, K. Kume and H. Toki, Phys. Rev C62(2000) 024606
S. Hirenzaki, H. Toki, T. Yamazaki, Phys. Rev. C44(1991)2472
π 中間子原子の高分解能実験＠理研 RIBFRIBF-027 K.. Itahashi, et al. ,◦ (d,3He) 反応◦ Td=500[MeV] Recoilless◦ 標的核 119Sn,120Sn,124Sn,121Sb,123Sb,122Te,124Te,126Te◦ 分解能 ～ 150[keV] （以前の 3 倍近くの分解能）
→ 1 つの標的核に対して多くの状態を観測可能 ? [ 目的 ] ・中性子分布 ρn の不定性を減らす
（→ π-A 相互作用の不定性を減らし、より精密に決定する）
・浅い状態を X 線分光と (d,3He) 反応で観測・比較
アイソトープアイソトーン
π 中間子原子の高分解能実験＠理研 RIBFRIBF-027 K. Itahashi, et al. ,◦ (d,3He) 反応◦ Td=500[MeV] Recoilless◦ 標的核 119Sn,120Sn,124Sn,121Sb,123Sb,122Te,124Te,126Te◦ 分解能 ～ 150[keV] （以前の 3 倍近くの分解能）
→ 1 つの標的核に対して多くの状態を観測可能 ? [ 目的 ] ・中性子分布 ρn の不定性を減らす
（→ π-A 相互作用の不定性を減らし、より精密に決定する）
・浅い状態を X 線分光と (d,3He) 反応で観測・比較
理論側からの興味、計算の input に対する結果の依存性◦ 中性子の波動関数◦ 標的核中の各レベルの中性子占有確率
生成断面積の理論的な評価を行う
アイソトープアイソトーン
これらの不定性が計算結果にどのような影響を与えるか？
Y. Umemoto, S. Hirenzaki, K. Kume and H. Toki, Phys. Rev C62, 024606(2000)
Klein-Gordon 方程式を用いた構造計算
Formulation(Structure)Formulation(Structure)
M. Ericson and T. E. O Ericson, Ann. Of. Phys, 36(1966)496
R. Seki, K. Masutani, Phys. Rev. C27(1983)2799
H. Toki, S. Hirenzaki, T. Yamazaki, R. S. Hayano,Nucl. Phys. A501(1989)653
π 中間子の波動関数とエネルギー
120Sn
1s 状態 BE=3878 (keV) Γ=335.9 (keV) 2p 状態 BE=2281 (keV) Γ=122.0 (keV) 3d 状態 BE=1044 (keV) Γ= 2.54 (keV)
R
Formulation(ReactionFormulation(Reaction))
Effective Number 法による生成断面積の計算
Bound state
Only
RoJMm
iJMjlmf FFrrrrxdNeffs
ns
2**
,2/1*3 )()]()([)(
4/)(
1
2 22][
2
13
QENeff
d
d
dEd
d
njl
lab
Hedn
‐ 歪曲波インパルス近似‐ アイコーナル近似（歪曲波）
Neff=
Neff
lab
Hednd
d
3
：素過程断面積（実験データ）
)()( 3Hednnn MMMjSBmQ
標的核の軌道 jn に存在する中性子の占有確率
軌道 jn から pick up されてできたホールの相対励起強度
： Q 値
Y. Umemoto, S. Hirenzaki, K. Kume and H. Toki, Phys. Rev C62, 024606(2000)
中性子の波動関数
H. Koura, M. Yamada, Nucl. Phys. A671(2000)96
•中性子占有確率
120Snjn=3s1/2
(3S) π ⊗(s1/2)n-1
(2S) π ⊗(s1/2)n-1
(1S) π ⊗(s1/2)n-1
K. Suzuki, et al. , Phys. Lett.92(2004)072302
This Work
Y. Umemoto
Exp. @GSI
Y. Umemoto, S. Hirenzaki, K. Kume and H. Toki,Phys. Rev C62(2000) 024606
This Work
π 中間子原子の生成断面積 120Sn(d,3He)
FWHM １ 50kev
FWHM300kev
FWHM394kev
中性子の波動関数
3s1/2 120Sn 124Sn 122Te 126Te
実験値 0.7 0.8 0.335 0.50理論値(deformed)
0.525 0.777 0.022 0.054
理論値(spherical)
0.54 0.78 0.41 0.69
M. A. G Fernandes and M. N. Rao, J. Phys., 3, 10(1977)1397E.J. Schneid, A. Prakash, and B.L. Cohen, Phys. Rev.156,1316(1967)
L. Geng, T. Toki, S. Sugimoto, and J. Meng, Prog. Theor. Phys. 110(2003)921
•中性子占有確率 ( 実験 )
( 理論 )
標的核中の
中性子の波動関数
3s1/2 120Sn 124Sn 122Te 126Te
実験値 0.7 0.8 0.335 0.50理論値(deformed)
0.525 0.777 0.022 0.054
理論値(spherical)
0.54 0.78 0.41 0.69
M. A. G Fernandes and M. N. Rao, J. Phys., 3, 10(1977)1397E.J. Schneid, A. Prakash, and B.L. Cohen, Phys. Rev.156,1316(1967)
L. Geng, T. Toki, S. Sugimoto, and J. Meng, Prog. Theor. Phys. 110(2003)921
•中性子占有確率 ( 実験 )
( 理論 )
Numerical Results Numerical Results ππ 中間子原子の生成断面積 標的核中間子原子の生成断面積 標的核 120Sn,124Sn
120Sn(d,3He)
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
(3S)π ⊗(s1/2)n-1
124Sn(d,3He)
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
(3S)π ⊗(s1/2)n-1
Numerical Results Numerical Results ππ 中間子原子の生成断面積 標的核中間子原子の生成断面積 標的核 122122Te,Te,126126TeTe
122Te(d,3He) 126Te(d,3He
)
Numerical Results Numerical Results ππ 中間子原子の生成断面積 標的核中間子原子の生成断面積 標的核 122122Te,Te,126126TeTe
(S1/2)=0.335
122Te(d,3He) 126Te(d,3He
)
(S1/2)=0.50
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(3S)π ⊗(s1/2)n-1(3S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
total total
Numerical Results Numerical Results ππ 中間子原子の生成断面積 標的核中間子原子の生成断面積 標的核 122122Te,Te,126126TeTe
122Te(d,3He) 126Te(d,3He)
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(3S)π ⊗(s1/2)n-1(3S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
total total122Te(d,3He)
126Te(d,3He)
total total
(S1/2)=0.022 (S1/2)=0.054
Numerical Results Numerical Results ππ 中間子原子の生成断面積 標的核中間子原子の生成断面積 標的核 122122Te,Te,126126TeTe
122Te(d,3He) 126Te(d,3He)
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(1S)π ⊗(s1/2)n-1
(3S)π ⊗(s1/2)n-1(3S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
(2S)π ⊗(s1/2)n-1
total total122Te(d,3He)
126Te(d,3He)
total total
(S1/2)=0.022 (S1/2)=0.054
SummarySummary (d,3He), Td=500MeV π 中間子原子の生成断面
積の理論的評価◦ Effective Number 法◦ 標的核 120Sn, 124Sn, 122Te, 126Te
120Sn, 124Sn は 1s,2s,3s などの状態がピークとして見える。
Te は と を用いた場合で断面積が大きく異なる。
◦ 中性子波動関数による生成断面積の変化
122Te は 1s, 2s, 3s 、 126Te は 1s, 2s, 3s 状態の構造が見える。122Te, 126Te は s-hole の寄与が小さくなり、詳細な構造を見るのは難しそう。
計算結果を基にした議論計算結果を基にした議論 (( 早野氏、板橋氏、伊藤氏早野氏、板橋氏、伊藤氏 )) ＠＠
Chiral 07Chiral 07
122Sn ターゲットに注目・理論計算の信頼性が高い（ Fo ）・ Isotone 122Sn, 123Sb, 124Te への拡張の可能性
・ 観測量として BE(1s)-BE(2s) に注目 ・ ρn の不定性による Systematic error の減少
・ 実験誤差が少ない（統計は必要） 高分解能実験の恩恵！ （１ｓと同時に２ｓ状態も観
測できる）
今後の課題
◦Isotope, Isotone のスペクトラムより π-A 相互作用を精密に導く最適の方法・観測量を更に理論的に検討
◦ , による計算結果の不定性について検討
より信頼性の高い断面積の理論的予測
nψ
