1. ストレンジネス原子核物理
　通常の原子核はアップクォークとダウンクォークで構成されますが、ストレンジクォークを含んだハドロンや原子核の研究はクォークと核子の階層を繋いで物質の進化を理解するために重要な役割を果たします。クォーク多体系の最小形態は3つのクォークからなるバリオンとクォーク・反クォークからなる中間子ですが、その分類を外れたエキゾチックなハドロン (6クォーク状態や中間子とバリオンの分子状態)を調べることで、ハドロン形成の謎に新しい情報を与えることができます。また、原子核がなぜ形成されるのかを理解するには、核力をクォークの階層から理解する必要があり、そのためにはストレンジクォークを持つ粒子 (ハイペロン) も含んだ核力 (バリオン間力) の詳細をハイパー核構造やハイペロン核子散乱などから実験的に明らかにすることが不可欠です。また、物質進化の最終形態である中性子星の中心部では、重力による圧縮で通常の原子核に比べ数倍も密度の高い環境が形成されます。これは高エネルギーの中性子がハイペロンにベータ崩壊しうる特異な環境であり、ストレンジクォークが安定に存在する未知の物質層が存在すると考えられます。バリオン間力を解明し、また原子核内でのハイペロンの運動からハイペロンが核内で感じる力の正体を暴き出すことで、中性子星内でハイペロンがどのように出現するかを解き明かそうとしています。当グループでは、ハイパー核などのストレンジクォークをもつハドロン多体系の物理(ストレンジネス核物理)の実験研究をJ-PARC(茨城)の大強度π/K 中間子ビームや東北大ELPHの実光子ビームなどを用いて以下のように推進しています。これらはいずれも世界の最先端を切り拓く研究で、 我々は世界有数のストレンジネス核物理の研究拠点となっています。

1. Λハイパー核γ線精密分光、Ξ原子X線分光: 我々は自ら開発した大型半導体検出器群(図 1)を用いてΛハイパー核からのγ線を精密に測定し、その詳細なエネルギー構造を次々と明らかにしてきました。現在、このγ線分光の手法を用いて、Λハイパー核での荷電対称性の大きな破れの謎を解明する実験や、Ξ−粒子が原子核に束縛したΞ原子のX線を世界で初めて測定してΞ-核子間の力を調べる実験を進めています。
2. ハイペロン・陽子散乱実験: 我々はJ-PARCの大強度中間子ビームと自ら開発した高速時間応答の検出器CATCH(図2左はCATCH内のファイバー検出器)を用いて、世界で初めてシグマ(Σ)粒子と陽子の散乱微分断面積の高精度測定に成功しました。現在、Λ粒子と陽子との散乱実験をSPring-8およびJ-PARCで計画しており、その準備を進めています。この相互作用の研究は、中性子星内でのハイペロンの出現シナリオを解明する鍵となっています。
3. エキゾチックハドロンの研究: ストレンジクォークを2つ含んだ2粒子系では相互作用が強い引力となり、H ダイバリオンと呼ばれる6クォーク状態が形成されると予想されています。大立体角飛跡検出器HypTPCを用いてHダイバリオン探索実験を行い、その解析が進んでいます。さらに、このHypTPCを用いた2粒子共鳴の研究から様々なバリオン間、バリオン-中間子間の相互作用や共鳴の性質の解明を目指した実験を進めています。
4. 光子ビームによるストレンジネス生成実験: 本学電子光理学研究センターの1.3 GeV 電子加速器にて、我々の開発したNKS2スペクトロメータを用いた中性K中間子光生成研究を推進、さらにΛn終状態相互作用といった新実験を準備しています。

2．短寿命核物理
　自然界に安定に存在する原子核(安定核)は陽子と中性子が核力で束縛された有限多体系です。安定核より陽子もしくは中性子を多く含む 原子核(陽子・中性子過剰核)は不安定で、有限の寿命で安定な原子核に壊変します。近年、寿命が短い原子核(短寿命核)をビームとして 取り出すことが可能になり、このビームを用いた原子核反応実験で安定線から離れた短寿命核の構造の研究や宇宙核物理の研究が行われています。
初期宇宙・超新星爆発・中性子星合体などでは爆発的元素合成(短寿命核が核子等を捕獲する反応)が起こっていますが、多くの反応でそれらの反応率はまだ分かっていません。元素の起源の解明や宇宙リチウム問題等の宇宙核物理の諸問題の解決のために、これらの反応率を原子核反応実験で導出することが求められています。 本研究グループでは原子核実験を通して、

1. 宇宙で起こる原子核反応の研究
2. 元素合成経路上の未知の短寿命核の探索
3. 短寿命核の構造の研究

などを行っています。
実験は、理研 RIBF、東大 CNS、原研タンデム加速器施設などで行っています。