東北大学大学院理学研究科物理学専攻 東北大学理学部物理学科

原子核を形作る力の理解に新展開 ―ハイパー三重水素原子核を世界最高精度測定―

発表のポイント

• 崩壊パイ中間子分光による、ハイパー三重水素原子核のラムダ束縛エネルギーを世界最高精度で測定
• ハイパー四重水素原子核との同時測定による、既知の束縛エネルギーを基準とした高精度エネルギー較正を実現
• 原子核に働く強い力と軽いハイパー原子核構造の理解への貢献、ならびに中性子星内部の物質理解への波及

概要

東京大学大学院理学系研究科の永尾翔助教（理研客員研究員兼務）、中村哲教授（東北大学委嘱教授、理研客員研究員兼務）、理化学研究所仁科加速器科学研究センターの木野量子基礎科学特別研究員（研究当時：東北大学大学院生）、ヨハネス・グーテンベルク大学マインツのJosef Pochodzalla教授、Patrick Achenbach教授らによる国際共同研究グループは、マインツ・マイクロトロンにおいて、ラムダハイパー原子核（以下、ハイパー核）の崩壊パイ中間子分光を行い、ハイパー三重水素原子核（以下、ハイパー三重水素）のラムダ束縛エネルギーを世界最高精度で測定しました。

ハイパー核は、陽子や中性子に加えてハイペロンを含む短寿命の原子核であり、原子核を形作る強い力の性質や成り立ちを探るために重要な手がかりです。とりわけ、最も軽いハイパー核であるハイパー三重水素は、少数多体系の理論計算を検証する基準として重要です。今回、ハイパー四重水素原子核（以下、ハイパー四重水素）の崩壊パイ中間子を基準として同時測定することで、高精度なエネルギー較正を実現し、ハイパー三重水素が従来考えられていたより強く束縛されていることを示唆する結果を得ました。本成果は、ハイペロン・核子相互作用、軽いハイパー核の構造、さらには高密度天体である中性子星内部の物質理解の前進に貢献することが期待されます。

本研究成果は2026年4月17日に科学誌Physical Review Lettersに掲載されました。

論文情報
雑誌名：「Physical Review Letters」
論文タイトル：Precise measurement of the Λ-binding energy difference between ³_ΛH and ⁴_ΛH via decay-pion spectroscopy at MAMI
著者： Ryoko Kino, Sho Nagao, Patrick Achenbach, Satoshi N. Nakamura, Josef Pochodzalla, 他 A1 Collaboration
DOI番号：10.1103/19gd-jqw2

リンク
プレスリリース (東北大学Webサイト)