概要
大阪大学核物理研究センターの井上謙太郎特任研究員、川崎新吾特任研究員、野海博之教授（高エネルギー加速器研究機構素粒子原子核研究所・特別教授）、高エネルギー加速器研究機構、理化学研究所、日本原子力研究開発機構、東北大学電子光理学研究センター、J-PARCセンター、イタリア国立原子核研究所、ステファンメイヤーサブアトミック物理学研究所他からなる研究グループは、K中間子と陽子から直接Λ（1405）粒子を合成し、その複素質量の直接測定に世界で初めて成功しました。
Λ（1405）は、K中間子と陽子が結びついた風変わりな状態ではないかと長年論争が続いてきました。K中間子と陽子から直接Λ（1405）を合成できれば、その性質を調べる上で有効ですが、Λ（1405）は、K中間子と陽子の質量和より軽いため、二粒子の衝突ではこの反応を起こせないことが研究上の障壁でした。
本研究グループは、陽子と中性子がゆるやかに結合した重水素原子核（重陽子）に負電荷のK中間子（K–）を照射して中性子を蹴り出し、反動でエネルギーを失ったK中間子が残る陽子と融合してΛ（1405）が合成される一連の反応過程の測定に成功しました。この過程を詳細に分析し、Λ（1405）の複素質量を得たことから、Λ（1405）がK中間子と陽子の散乱における共鳴状態であることが直接示されました。さらに、Λ（1405）とK中間子と陽子への結合の強さからΛ（1405）がK中間子と陽子の結合状態であることを支持する結果が得られました。
本研究の結果は、K中間子と核子の相互作用を与え、最近発見された新奇なK中間子原子核を理解する基礎的な情報となります。さらには、中性子星の中心部のような超高密度核物質の記述に繋がる理論の進展が期待されます。
本研究成果は、2022年12月20日（火）（日本時間）に、エルゼビア社の学術雑誌「Physics Letters B」（オンライン）にて掲載されました。
本研究成果のポイント
・K中間子と陽子が結合した風変わりな量子状態：Λ（1405）の複素質量測定に成功
・重陽子中の反応を利用して、K中間子と陽子を融合させてΛ（1405）を合成
・中性子星中心部の超高密度核物質の記述に繋がる研究の進展が期待
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