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高エネルギー陽子・陽子衝突型実験による陽子スピンの研究 (RHIC-Spin)

柴田研究室は Brookheaven National Laboratory Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) 陽子-陽子衝突型加速器による RHIC-Spin実験に参加しています。

RHIC加速器では PHENIXSTAR等 の実験がすすめられており、 柴田研究室はPHENIX実験で「陽子スピンの研究」をおこなっています。

PHENIX

PHENIXには 理化学研究所 等、日本からも沢山の研究者が実験に参加しています。 RHICはその名前のように、もともと重イオンの加速器として建設されました。 特に加速した金イオン同士を衝突させ、 クォーク・グルーオンプラズマについて調べています。

重イオンの加速に加えて、RHICでは スピン偏極した陽子の加速にも成功しました。 これにより世界ではじめて偏極した陽子同士の衝突実験を実現できるようになり、 非常にユニークな実験手法による陽子スピンの研究が可能となりました。

右の図は、金同士の衝突によって生成される沢山の粒子を、 PHENIXの測定器によって検出した一例です。

グルーオンスピンを探る

RHIC はスピン偏極している陽子を250GeVまで加速させる事ができます。 このような高エネルギーの陽子は、 クオークとグルーオンが束になって飛んでいる と見なせます。 HERMESのような 電子・陽子散乱実験では電子は主に 陽子中のクォークと散乱しますが、 陽子衝突ではクォークに加えて グルーオンについても調べる事ができる事になります。

そこでPHENIX実験はRHIC加速器を使い、 偏極クォークと偏極グルーオンを衝突・散乱させ、 「陽子のスピンの起源」について、 特にグルーオンに注目しながら研究をすすめています。