国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

平成27年11月25日
国立大学法人 東北大学 大学院理学研究科
大学共同利用機関法人 高エネルギー加速器研究機構
国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構
J-PARCセンター

J-PARCハドロン実験施設で
“奇妙な粒子”が原子核の荷電対称性を破る現象を発見

【ポイント】

原子核のもつ基本的な対称性である「荷電対称性」が、原子核に「奇妙な粒子」と呼ばれるラムダ粒子を加えることで大きく崩れることを世界で初めて発見

【概要】

東北大学・高エネルギー加速器研究機構(KEK)・日本原子力研究開発機構(JAEA)を中心とする国際グループは、大強度陽子加速器施設J-PARCのハドロン実験施設で行った実験で、原子核のもつ基本的な対称性である「荷電対称性」注1が、原子核に「奇妙な粒子」と呼ばれるラムダ粒子注2を加えることで大きく崩れることを発見しました。

原子核の陽子の数と中性子の数が入れ替わった原子核(鏡像核と呼ばれる)は、質量や構造がもとの原子核と同じになる「荷電対称性」という性質があります。図1(左)のように、3重水素原子核3H(陽子1個、中性子2個からなる)と、ヘリウム3原子核3He(陽子2個、中性子1個からなる)とは互いに鏡像核となっており、ヘリウム3原子核でのみ寄与する陽子同士の電気的反発力の効果を除くと、質量がほぼ等しく同じ構造をもっています。しかし、図1(左)のように、それぞれの原子核にラムダ粒子を1個加えたヘリウム4ハイパー核4ΛHe注2と水素4ハイパー核4ΛHでは、質量が大きく異なってしまうという不思議な現象が発見されました。この発見は、ラムダ粒子と陽子や中性子の間にはたらく力の解明にせまる重要な成果です。

この結果は、専門誌Physical Review Letters 115巻 222501頁(11月24日出版)に掲載されました。また、同誌のEditors' Suggestion(注目論文)にも選ばれました。

論文については、
http://journals.aps.org/prl/ および
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.222501
をご覧ください。

参考部門・拠点: 先端基礎研究センター
J-PARCセンター

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