K1.8BRビームラインでの実験とその成果

2026/9/16

K1.8BRビームライン

　K1.8BRビームラインは、K1.8ビームラインの途中（D3電磁石）で分岐するビームラインで、１段の静電粒子分離装置（Electrical Static Separator, ESS）が設置され、最大運動量 1.1 GeV/cの質量分離した荷電粒子を輸送し、実験を行います。運転開始当初から Cylindrical Detector System (CDS) （初代）が設置されてきましたが、初代CDSを用いる実験は完了し、2025年3月に撤去されました。今後、実験エリアの形状の変更とともに大型化したCDS検出器を設置し、実験研究をさらに進める計画です。

（写真）K1.8BRエリア：beam line spectrometerの下流に初代CDS、前方には飛行時測定用の中性子検出器が設置されている。

Ø ビームライン・測定器関連論文

² Secondary charged beam lines at the J-PARC hadron experimental hall, PTEP 2012 (2012) 02B009

² The K1.8BR spectrometer system at J-PARC, PTEP 2012 (2012) 02B011

Ø プレスリリース

² K中間子ビームの生成を確認 ― J-PARCハドロン実験施設 K1.8BRビームライン ―　(2009/4/13)

² J-PARCハドロン実験施設K1.8BRビームライン完成 ― 二次ビーム取り出し開始 ―　（2009/3/18）

実施実験

l ビーム利用状況

実験＃	開始	終了	利用実時間 [日]	使用積分強度［ kW・日］	備考
調整	2009年2月	2010年10月	9.26	12.70
E17	2010年11月	2010年11月	20.14	3.37
E15	2012年1月	2015年12月	49.92	1325.93
E31	2016年5月	2018年2月	27.12	1249.38
E62/E57	2017年5月	2017年6月	2.48	101.86	ビームスタディ
E62	2018年6月	2018年6月	17.96	915.80
E57	2019年2月	2019年4月	6.02	304.59
T77	2020年6月	2020年6月	2.80	142.00	E73のPilot Run
E73	2021年5月	2025年2月	30,94	2388.47
T103	2021年5月	2021年5月	10.88	869.92
T78	2021年5月	2025年2月	3.79	14.94	COMET　8GeV Extinction測定
T98	2023年6月	2025年2月	1.12	88.34	反陽子ビーム
E72	2024年5月		11.44	1003.08
T110	2025年5月	2025年5月	0.23	21.46	E72 KVCテスト

l E80実験　（Stage-2）

Systematic investigation of the light kaonic nuclei - via the in-flight ⁴He(K^-, N) reactions

【実験の説明】E15実験で発見されたK中間子原子核をさらに研究するため、初代CDSを大型化した検出器でK^-中間子と３つの核子が束縛したK中間子原子核を生成し測定する。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

Ø 学位論文

² 修士　2

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E45実験　（Stasge-2）

3-Body Hadronic Reactions for New Aspects of Baryon Spectroscopy

【実験の説明】π^±ビームを液体水素標的に入射し３体終状態（ππN）となる反応をHyperon Spectrometerを用いて、幅広い入射運動量で測定しバリオン共鳴状態を調べる。K1.8ビームラインで行う計画であるが、低入射運動量のデータをK1.8BRビームラインで取得する。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

Ø 学位論文

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E104実験　（Stage-2）

Double φ Production in p-bar p Reactions near Threshold

【実験の説明】反陽子ビームを液体水素標的に入射し、終状態φ中間子２個の反応を閾値付近でHyperon Spectrometerを用いて測定する。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

Ø 学位論文

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E72実験 (Running)

Search for a Narrow Λ* Resonance using the p(K^-, Λ)η Reaction with the hypTPC Detector

【実験の説明】K^-ビームを液体水素標的に入射し、K1.8でのE42実験で用いたHyperon SpectrometerでΛ粒子を測定する。反応のエネルギースキャンを行い、幅の狭いハイペロン共鳴状態の存在を確認し、反応の角度分布からそのスピンとパリティを決定する。　

Ø 実験提案書

² T110提案書 Proposal for Beam Test of Improved Trigger Counter for the J-PARC E72 Experiment

Ø 主要成果論文

² Development of a quartz-based threshold Cherenkov Veto counter with MPPC Readout for a Hadron spectroscopy experiment at J-PARC, Nucl.Instrum.Meth.A 1092 (2026) 171808

Ø レビュー論文

² Search for new hyperons in nonleptonic decays of charmed baryons and K^-p reactions, J.Korean Phys.Soc. 82 (2023) 6, 530-536

Ø 学位論文

² 修士　2

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l T98実験（Completed）

Proposal for Measurement of Anti-Matter Reaction in Liquid Argon Time Projection Chamber (LArTPC)

【実験の説明】液体アルゴン検出器の反陽子に対する応答を調べる。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

Ø 学位論文

² 修士　8

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l T103実験 (Completed)

Proposal for a test experiment to evaluate the performance of the trigger-less data-streaming type data acquisition system

【実験の説明】ストリーミングDAQの性能評価を行う。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

² Implementations of Streaming DAQ on Actual Detector Systems, IEEE Trans.Nucl.Sci. 72 (2025) 3, 421-428

Ø 学位論文

² 修士　2

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E73実験　（Conducted）

³_LH and ⁴_LH mesonic weak decay lifetime measurement with ^3,4He(K^-,p⁰)^3,4_LH reaction

【実験の説明】K^-ビームで³_LH および ⁴_LHを生成しその寿命を測定する。

Ø 実験提案書

² T77実験提案書　Feasibility study for ³_LH mesonic weak decay lifetime measurement with ⁴He(K^-,p⁰)⁴_LH reaction

Ø 主要成果論文

² Measurement of ^3,4He(K^-,p⁰) ^3,4_LH reaction cross section and evaluation of hypertriton binding energy, Phys. Lett. B 826, 140163 (2026)

² Precise lifetime measurement of ⁴_LH hypernucleus using in-flight ⁴He(K^-, p⁰)⁴_LH reaction, Phys. Lett. B 845, 138128 (2023)

Ø 学位論文

² 博士　1

² 修士　1

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E62実験　（Completed）

Precision Spectroscopy of Kaonic Helium 3 3d → 2p X-rays

【実験の説明】K^-ビームを液体³He標的中で静止させ、K^--³He原子のX線分光を超伝導転移センサーTESを持ちいて、これまでにない数eVの分解能で行い、K^-と原子核の強い相互作用を調べる。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

² Investigation of Kaonic Atom Optical Potential by the High-Precision Data of Kaonic ³He and ⁴He Atoms, PTEP2025,013D0 (2025)

² Measurements of strong-interaction effects in kaonic-helium isotopes at sub-eV precision with x-ray microcalorimeters, Phys. Rev. Lett. 128, 112503 (2022)

² Integration of a TES-based X-ray spectrometer in a kaonic atom experiment, J Low Temp Phys 199, 1018–1026 (2020)

² First application of superconducting transition-edge sensor microcalorimeters to hadronic atom X-ray spectroscopy, PTEP 2016 (2016) 9, 091D01

Ø プレスリリース

² 大強度加速器×超高精度"温度計"で原子核を作る力に迫る　― 風変わりな原子からのX線の測定精度を飛躍的に向上 ― （2022/3/28）

Ø 学位論文

² 博士　1

² 修士　2

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E57実験

Measurement of the strong interaction induced shift and width of the 1st state of kaonic deuterium at J-PARC

【実験の説明】重水素K原子のX線分光。水素K原子との比較により、K^barN相互作用のアイソスピンチャンネルを分離する。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

² Energy Response of Silicon Drift Detectors for Kaonic Atom Precision Measurements, Condens.Mat. 4 (2019) 1, 31

Ø レビュー論文

² Light kaonic atoms as probes of fundamental interactions in strange systems, Prog.Part.Nucl.Phys. 147 (2026) 104226

² The modern era of light kaonic atom experiments, Rev. Rev. Mod. Phys. 91, 025006 (2019)

² Measurement of the strong interaction induced shift and width of the 1s state of kaonic deuterium at J-PARC, Acta Phys.Polon.B 46 (2015) 1, 101-112

Ø 学位論文

² 博士　3

² 修士　3

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E31実験　(Completed)

Spectroscopic study of hyperon resonances below K^barN threshold via the (K^-, n) reaction on Deuteron

【実験の説明】重水素標的を用いることにより、K^barNの質量閾値より低いエネルギーでのK^barN散乱状態を測定し、ハイペロン共鳴を調べる。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

² Pole position of L(1405) measured in d(K⁻,n)pS reactions, Phys. Lett. B 837, 137637 (2022)

Ø プレスリリース

² K中間子と陽子が織りなす風変わりなバリオンを測定　―Λ (1405) ハイペロンの複素質量の直接測定に成功―　（2023/1/26）

Researchers at Osaka University participate in a particle accelerator experiment that creates an exotic, highly unstable particle and measures its mass, which may help explain the interior of ultra-dense neutron stars （2023/1/26）

Ø 学位論文

² 修士　3

Ø 論文リスト

Ø 実験グループのWEBページ

l E15実験（Completed）

A search for deeply-bound kaonic nuclear states by in-flight ³He(K^-,n) reaction

【実験の説明】K^-ビームを液体³He標的に入射し、K^-ppの束縛状態を生成し、それからの崩壊粒子をCDSで測定し、束縛状態を探索する。

Ø 実験提案書

Ø 主要成果論文

² Measurement of the mesonic decay branch of the K^barNN quasibound state, Phys. Rev. C110, 014002 (2024)

² Observation of a K^barNN bound state in the ³He(K^-, Lp)n reaction , Phys. Rev. C 102, 044002 (2020)

² “K^-pp”, a K^bar-meson nuclear bound state, observed in ³He(K^-, Lp)n reaction, Phys. Lett. B 789, 620-625 (2019)

² Structure near the K^- + p + p threshold in the in-flight ³He(K^-, Lp)n reaction, PTEP2016, 051D01 (2016)

² Search for the deeply bound K^-pp state from the semi-inclusive forward-neutron spectrum in the in-flight K^- reaction on helium-3, PTEP2015, 061D01 (2015)