光子ビームで反Kメソンを含む原子核の観測に初成功ー中性子星の謎などに迫る新たな観測ー

2026-08-05 大阪大学

大阪大学を中心とする国際共同研究グループ（LEPS2/Solenoid Collaboration）は、大型放射光施設SPring-8のLEPS2実験施設において、光子ビームを用いて**反K（反カイ）メソンを含む原子核（反Kメソン原子核）**の観測に世界で初めて成功した。通常の原子核ではπメソンが陽子・中性子を結び付ける「糊」の役割を果たすが、本研究ではsクォークを含む反Kメソンが原子核内部に存在し、核子をより強く束縛することを実証した。Λバリオンと陽子への崩壊事象に加え、運動量分布を解析することで背景事象と区別し、その存在を高い信頼性で確認した。さらに、J-PARCで得られていた候補を異なる反応系で裏付けたことで、反Kメソン原子核の実在性が一段と高まった。反Kメソン原子核は通常の原子核より高密度な状態を形成すると考えられ、本成果は高密度核物質や中性子星内部の構造、強い相互作用や物質起源の理解を深める重要な成果であり、ハドロン物理や原子核物理の発展に大きく貢献すると期待される。

図1. 反Kメソンが入り込み、糊のように陽子や中性子（合わせて核子）を強く結びつける原子核。

＜関連情報＞

証拠KーNN γd  →  K 0 Λ p反応における準束縛状態 Evidence for a KーNN quasi-bound state in the γd → K0Λp reaction

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…M. Yosoi
Physics Letters B Available online: 7 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.physletb.2026.140719

Abstract

The γd → K⁰Λp reaction has been studied to search for a K^ーNN quasi-bound state using the LEPS2 solenoid spectrometer at SPring-8. A localized enhancement concentrated at low q is observed in the (M_Λp, q) distribution below the K^– pp mass threshold, where M_Λp is the Λp invariant mass and q≡|p^→γ -p→_K0|=|p→_Λp|is the momentum transfer. A two-dimensional (M_Λp, q) fit demonstrates that the enhancement near the threshold is statistically significant, yielding a local significance of 7.3 σ. The enhancement is characterized by effective shape parameters including the Breit–Wigner mass M and width Γ, and a Gaussian form-factor momentum scale Q:

M=2.354±0.011(stat.)^+0.009_-0.005(syst.) GeV/c²,
Γ=0.055±0.023(stat.)^+0.031_-0.009(syst.) GeV/c²,and
Q=0.350±0.041(stat.)^+0.035_-0.010(syst.) GeV/c. The obtained results support the existence of a quasi-bound state in photoproduction.