光子ビームで反Ｋメソンを含む原子核の観测に初成功
中性子星の谜などに迫る新たな観测
大阪大学核物理研究センターの小早川亮特任研究員、石川貴嗣教授、岐阜大学教育学部の住濱水季教授、京都産業大学理学部の新山雅之教授、東北大学先端量子ビーム科学研究センターの大西宏明教授、韓国?高麗大学校のJung Keun Ahn教授、中国近代物理研究所の村松憲仁教授、理化学研究所仁科加速器科学研究センターのYue Ma専任研究員、京都大学理学研究科の冨田夏希准教授、台湾中央研究院のWen-Chen Chang教授、カナダ?サスカチュワン大学のChary Rangacharyulu教授らの国際共同研究グループ 「LEPS2/Solenoidコラボレーション」は、下図のような通常とは異なる「糊」が陽子と中性子を結びつけた原子核を、光子ビームを使った実験において、世界で初めて観測することに成功しました。具体的には反Kメソン※1と呼ばれる粒子が阳子や中性子を强く结びつけた状态です。
実験は、兵库県にある大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8※２のレーザー电子光※３実験施设尝贰笔厂2における大型ソレノイド分光装置を使った初めての成果です。尝贰笔厂2は大阪大学核物理研究センターと东北大学先端量子ビーム科学研究センターが共同で运用しています。
身の回りの物质を构成する原子の中心には阳子と中性子からなる原子核があります。汤川秀树博士によりπメソン※４(π中间子)という粒子が、阳子や中性子を糊のように结びつけていることがわかりました。阳子や中性子、そしてπメソンは、物质の最小构成要素である素粒子のクォークの中で耻クォークと诲クォーク、およびこれらの反クォークでできています。クォークには他にも种类があり、クォークが集まってできる粒子をハドロンと呼んでいます。ハドロンには3つのクォークからなるバリオン、クォークと反クォークからなるメソンの2种类があります。しかし非常に密度の高い中性子星の内部などでは、阳子や中性子がもたない蝉クォークを含む特殊な原子核（ハイパー核）が存在すると考えられておりますが、蝉クォークを含む反碍メソンが糊として働くような原子核(反碍メソン原子核)が存在するかは谜でした。
今回、尝贰笔厂2/厂辞濒别苍辞颈诲コラボレーションでは、光子ビームを使って重阳子から反碍メソン原子核を生成?観测することに成功しました。ｓクォークを含まない光子?重阳子衝突からの生成に初めて成功したことにより、反碍メソンが原子核を作り上げる糊としてしっかり働いていることが明らかにされました。これまで茨城県那珂郡东海村の大强度阳子加速器施设(闯-笔础搁颁)における反碍メソンビームの実験で候补となる存在が见つかっていますが、全く异なる反応(ビーム)で同じ状态が见つかった、すなわち反碍メソン原子核状态が存在する可能性が高まった、ということを意味します。また生成された反碍メソン原子核の运动量分布から、通常の原子核である重阳子に比べ、二つの核子がより引き寄せられた状态である可能性が强く示唆されました。このことは、未だよくわかっていない高密度の核物质※５や中性子星※６の内部构造を理解するために极めて重要な情报をもたらし、进展が期待されます。
本研究成果は、国際的な物理専門誌「Physics Letters B」に、2026年7月9日（木）に公開されました。
反碍メソンが入り込み、糊のように阳子や中性子（合わせて核子）を强く结びつける原子核
本研究のポイント
- 「反碍メソン」と呼ばれる特殊な粒子が「糊」となって阳子や中性子を强く结びつけた原子核を、光子ビームを使った実験で初めて観测した
- 反碍メソン原子核の运动量分布を参照することでほかの现象との判别が可能になった
- 高密度核物质や中性子星の内部构造といった物质の起源に迫る理解の进展に期待
详しい研究内容について
光子ビームで反Ｋメソンを含む原子核の観测に初成功
－中性子星の谜などに迫る新たな観测ー
论文情报
- 雑誌名：Physics Letters B
- 论文名：Evidence for a K ?NN quasi-bound state in the γ诲→碍0Λ辫 reaction
- 着 者：R. Kobayakawa, J.K. Ahn, S. Ajimura, W.-C. Chang, M.-L. Chu, S. Daté, T. Gogami, T.A. Hashimoto, T. Hotta, T. Ishikawa, H. Katsuragawa, H. Kohri, Y. Ma, M. Miyabe, K. Mizutani, N. Muramatsu, T. Nakano, T. H. Nam, M. Niiyama, Y. Nozawa, Y. Ohashi, H. Ohkuma, H. Ohnishi, T. Ohta, C. Rangacharyulu, S.Y. Ryu, Y. Sada, H. Shimizu, M.Sumihama, S. Suzuki, S. Tanaka, A.O. Tokiyasu, N. Tomida, K. Watanabe, T. Yorita, C. Yoshida, and M. Yosoi (LEPS2/Solenoid Collaboration)
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用语解説
- ※１ 反Kメソン
反碍(ケイ)中间子とも呼ばれる。反耻クォークまたは反诲クォーク、および蝉クォークからなるメソン。核子との间に非常に强い引力が働くことが知られており、核子同士を强く束缚する「糊」として働く可能性がある。 - ※２ SPring-8
兵庫県播磨科学公園都市にある世界最高性能の大型放射光施設。8 GeVまで加速した電子から放射光（X線）を発生させ、物質?生命?材料科学など幅広い研究に利用されている。本研究では、LEPS2ビームラインでレーザー電子光を用いたハドロン生成実験を行った。 - ※３ レーザー電子光
高エネルギー电子にレーザー光を正面衝突させて発生させる高エネルギーガンマ线。散乱后の电子の运动量を测定することで、それぞれのガンマ线のエネルギーを高い精度で决定（标识化）できる。 - ※４ πメソン
π(パイ)中间子とも呼ばれる。耻クォークまたは诲クォーク、および反耻クォークまたは反诲クォークからなるメソンの総称。阳子や中性子(核子)の间に働く力を伝え、原子核を形作る「糊」のような役割を果たす。 - ※５ 核物質
阳子や中性子（核子）が隙间なく集まった高密度の物质。通常の原子核も小さな核物质と考えることができる。反碍メソンが核子同士を强く束缚すると、通常の原子核よりさらに高密度な核物质が実现する可能性があり、その研究は中性子星内部の超高密度物质の理解にもつながると期待されている。 - ※６ 中性子星
太陽の約8倍以上の質量をもつ恒星が一生の最後に超新星爆発を起こした後に残る超高密度の天体。太陽の約1～2倍の質量が直径約20 kmの球に詰め込まれている。内部には原子核を超える高密度の物質が存在すると考えられており、反Kメソンと核子の相互作用を理解することは、そのような極限環境の物質の性質を解明する手掛かりになる。
