原子核の深い構造を「のぞき窓」から観察する新手法を実証―パイ中間子やニュートリノの謎に迫る研究への応用に期待―

2026-07-09 京都大学

京都大学、理化学研究所、東京大学、大阪大学などの共同研究グループは、原子核の深い構造を探るため、新たな核反応手法「パリティ移行核反応」を開発し、観測が極めて困難だった原子核の「0⁻(スピン0・負パリティ)励起状態」を選択的に観測することに初めて成功した。新手法では、入射粒子が持つパリティ変化を標的原子核へ受け渡すことで、従来は得られなかった0⁻状態を効率よく励起・測定できる。0⁻状態は、原子核内部で働く力に深く関与するパイ中間子の性質が顕著に現れるため、原子核の集団運動や核力の理解を大きく進展させる「のぞき窓」と位置付けられる。今回の実証により、多様な原子核で0⁻状態を系統的に研究する道が開かれ、パイ中間子凝縮などの核物理学の基礎研究に加え、ニュートリノ質量の解明に向けた原子核応答の精密評価など、素粒子物理学への応用も期待される。成果は国際誌『Progress of Theoretical and Experimental Physics』に掲載された。

原子核の深い構造を「のぞき窓」から観察する新手法を実証―パイ中間子やニュートリノの謎に迫る研究への応用に期待―
パリティ移行核反応のイメージ(バトンは「パリティの変化」を表す)©️堂園昌伯 ChatGPT

<関連情報>

核内アイソベクトル型0⁻状態の選択的プローブとしてのパリティ移行(16O,16F(0⁻,g.s.))反応 Parity-transfer (16O, 16F(0−, g.s.)) reaction as a selective probe of isovector 0− states in nuclei

M Dozono,M Ichimura,S Michimasa,M Takaki,M Kobayashi,M Matsushita,S Ota,H Tokieda,N Fukuda,N Inabe,…
Progress of Theoretical and Experimental Physics  Published:30 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/ptep/ptag121

Abstract

We demonstrate that the parity-transfer (16O, 16F(0, g.s.)) reaction provides a selective probe of isovector 0 excitations in nuclei. This reaction selectively populates unnatural-parity states through a 0+ → 0 transition in the projectile. The excitation-energy spectrum of 12B was reconstructed via the 12C(16O, 16F(0, g.s.)) reaction at 247 MeV/u from the coincident detection of the 15O + p decay products of 16F. The known 0 state at Ex = 9.3MeV was clearly observed with an enhanced forward cross section, confirming the selectivity of the reaction. The structures observed at Ex = 6.6 ± 0.4 and 14.8 ± 0.3MeV exhibit forward-peaked angular distributions and are suggested to contain significant 0 strength. These results demonstrate that the parity-transfer reaction provides a powerful probe of 0 excitations and highlight its potential for systematic studies of spin-isospin modes, including pion-related dynamics, in nuclei.

1701物理及び化学
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