K1.8ビームラインでの実験とその成果
2026/9/16
K1.8ビームラインと主要測定器
K1.8ビームラインは２段の静電粒子分離装置（Electrical
Static Separator, ESS）が設置され、最大運動量~2 GeV/cの質量分離した荷電粒子を輸送し、実験に用います。ビームラインの最終段、実験標的の上流には、K1.8ビームスペクトロメータ（K1.8BS）が設置され、ビーム粒子の運動量を精密に測定することができます。また、実験標的の下流には反応で生じた粒子を測定する散乱粒子スペクトロメータが設置されています。両スペクトロメータでビームと散乱粒子の運動量を精度良く測定する欠損質量法で反応生成物の質量などが分かります。この方法により、ストレンジクォークを含む原子核（ハイパー核）等の研究を行っています。散乱スペクトロメータは、運転開始から現在まで、３つのスペクトロメータが使用されてきました。
l SKSスペクトロメータ （2009年10月―2015年11月）
l KURAMAスペクトロメータ（2016年5月―2021年6月）
l S-２Sスペクトロメータ（2023年6月― ）
（写真）左：建設中（2009年頃）のK1.8ビームスペクトロメータ（下側のオレンジ・緑色の電磁石で構成）とSKSスペクトロメータ（黄色の超伝導電磁石で構成）右：SKSスペクトロメータ。2015年11月15日E05実験終了後撮影
（写真） 左：KURAMAスペクトロメータ
右：S-2Sスペクトロメータ
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 Beam
and SKS spectrometers at the K1.8 beam line, PTEP 2012 (2012) 02B010
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10月 |
2010年2月 |
5.36 |
4.48 |
|
|
2010年10月 |
2012年12月 |
20.14 |
54.58 |
πビーム |
|
|
2012年6月 |
2012年7月 |
11.46 |
50.76 |
πビーム |
|
|
2012年12月 |
2013年1月 |
12.48 |
152.13 |
πビーム |
|
|
2013年3月 |
2015年6月 |
25.65 |
646.36 |
|
|
|
2015年10月 |
2015年11月 |
12.65 |
484.87 |
|
|
|
2015年10月 |
2017年7月 |
39.45 |
1487.57 |
KURAMAスペクトロメータ |
|
|
2017年6月 |
2020年6月 |
53.31 |
2663.29 |
πビーム |
|
|
2017年6月 |
2021年4月 |
20.20 |
965.05 |
|
|
|
E21テスト |
2018年1月 |
2018年1月 |
2.26 |
9.93 |
COMETのための8GeV加速と取り出し試験 |
|
2020年12月 |
2021年6月 |
26.57 |
1680.06 |
|
|
|
2023年6月 |
2025年5月 |
32.05 |
2740.03 |
S-2Sスペクトロメータ 同時利用（E96専用時間あり） |
|
|
2024年４月 |
|
4.10 |
331.69 |
|
|
|
2025年4月 |
2025年6月 |
0.53 |
47.31 |
反重陽子ビーム収量測定 |
本格データ収集前の調整やテストを含む
l E90実験 (Stage-2)
High resolution spectroscopy of the
"ΣN
cusp" by using the d(K-, p-) reaction
【実験の説明】ΣN cuspの形状をS-2Sで精度良く測定することにより、∑N（S=3/2,T=1/2）の散乱長を実験的に決定する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Development of a Neural Network-Based
Background Suppression Technique for ΣN Cusp Spectroscopy at J-PARC, PTEP2026 (2026)
Ø 学位論文
² 修士 1
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E94実験 (Stage-2)
New generation Λ hypernuclear
spectroscopy with the (p+, K+) reaction by S-2S
【実験の説明】7LLi, 10LB, 12LCハイパー核の反応分光を高分解能S-2Sスペクトロメータで行う。Λ束縛エネルギーを100keVの精度で決定し、A=10,12体系Λハイパー核の荷電対称性の破れについて調べる。
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 E75-1実験 (Stage-2)
Phase-1 of the P75 experiment:
Measurement of the formation cross section of 7XH in the 7Li(K-, K+)
(Original) Decay Pion Spectroscopy of
5LLH produced by Ξ-hypernuclear Decay
【実験の説明】5LLHの崩壊で放出される２つのp-のエネルギーの測定から5LLHの状態エネルギー（質量）を決めることが最終目的で、Phase-1では、収量を見積もるため、その元となる7XHの生成を測定する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
Ø 学位論文
² 修士 6
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E63実験 (Running)
Proposal of the 2nd stage of E13
experiment
【実験の説明】E13実験の続き。１つのテーマはE13で観測された4LHeとアイソスピン鏡映核の4L Hからのγ線を測定し、荷電対称性の破れを調べる。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
Ø レビュー論文
² High-Precision
g-Ray Spectroscopy of L
Hypernuclei, Handbook
of Nuclear Physics, 1-35 (2023)
Ø 学位論文
² 修士 4
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l T108実験 (Conducted)
Test Experiment to Optimize d-bar
Beam Intensity at the K1.8 Beam Line of the J-PARC Hadron Experimental Facility
【実験の説明】ビームライン調整を行い、反重陽子ビームの強度（収量）を運動量ごとに測定する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Anti-deuteron beam study
at J-PARC HEF K1.8 beam line, arXiv.2312.11821
l E96実験 (Conducted)
Measurement of X rays from Ξ− C atom with an
active fiber target system
【実験の説明】Ξ炭素原子のX線分光。シンチレーションファイバー標的でΞ静止を要求することによりS/Nを向上させる。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
Ø 学位論文
² 修士 1
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E70実験 (Conducted)
Proposal for the next E05 run with
the S-2S spectrometer
【実験の説明】E05実験（Ξハイパー核）を新たに製作した高分解能S-2Sスペクトロメータとシンチレーションファイバー標的を用いた標的中でのエネルギー損失補正を行うことでより良い分解能で測定する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Development
of water Čerenkov detector for on-line proton rejection in X-
hypernuclear spectroscopy via the (K-,
K+) reaction, Nucl.
Instr, Meth. A 817, 70-84 (2016)
Ø 学位論文
² 修士 10
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E42実験 (Conducted)
Search for H-Dibaryon with a Large
Acceptance Hyperon Spectrometer
【実験の説明】u,d,sクォーク２個ずつ計６個でできたエキゾチック粒子であるH粒子を探索する。
Ø 実験提案書
² LOI
Search for H-Dibaryon with a Large Acceptance Hyperon Spectrometer
Ø 主要成果論文
² First Measurement of the K- Escape Cross Section in the 12C(K-,p) Reaction, Phys.Rev.Lett. (2025)
² Cross section Measurements for 12C(K-, K+X-) and 12C(K-, K+LL) Reactions at 1.8 GeV/c, PTEP2025, 091D01 (2025)
² Superconducting
dipole magnet for Hyperon spectrometer, Nucl.Instrum.Meth.A 1047
(2023) 167775
² High-rate
performance of a time projection chamber for an H-dibaryon search experiment at
J-PARC, Nucl.Instrum.Meth.A
940 (2019) 359-370
Ø 学位論文
² 博士 3
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E03実験 (Conducted)
Measurement of X rays from Ξ- Atom
【実験の説明】Ξ鉄原子のX線分光により、Ξ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 Development
of a silicon micro-strip detector for tracking high intensity secondary beams, Nucl. Instr. Meth A 763,
399-403 (2014)
Ø 学位論文
² 博士 1
² 修士 3
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E40実験 (Conducted)
Measurement of the cross sections of Σ p scatterings
【実験の説明】液体水素標的にπ±ビームを照射し、∑±を生成し、再度標的中の陽子と散乱させ、∑±p散乱を測定し、その相互作用を調べる。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Measurement of L
Polarization in the p- p → K0 L Reaction at pp- = 1.33 GeV/c toward a New
Scattering Experiment, PTEP2026,
013D01 (2025)
² Measurement
of differential cross sections of the Σ+p elastic scattering
in momentum range of 0.44 – 0.80 GeV/c, PTEP2022, 093D01 (2022)
The 31st Outstanding Paper Award of the
Physical Society of Japan, 第31回（2026年）日本物理学会論文賞
² Precise
Measurement of Differential Cross Sections of the S-p→Ln
Reaction in Momentum Range 470 – 650 MeV/c, Phys. Rev. Lett. 128,
072501 (2022)
² Development and application of
CATCH: A cylindrical active tracker and calorimeter system for
hyperon–proton scattering experiments, Nucl.Instrum.Meth.A 1029
(2022) 166430
² Measurement
of the differential cross sections of the S-p
elastic scattering in momentum range 470 to 850 MeV/c, Phys. Rev. C 104, 045204
(2021)
Ø プレスリリース
² クォーク間の「芯」をとらえた ― 物質が安定して存在できる理由の理解に貢献 ― （2022/9/5）
² J-PARCハドロン実験施設で奇妙な粒子と陽子の散乱現象を精密に測定 ―原子核を作る力の解明に大きな前進―（2021/11/8）
Ø レビュー論文
² Nuclear
systems with strangeness and baryon–baryon interactions, Eur. Phys. J A61 (2025)
128
Ø 学位論文
² 博士 3
² 修士 12
Ø 論文リスト
l E07実験 (Completed)
Systematic Study of Double
Strangeness System with an Emulsion-Counter Hybrid Method
【実験の説明】ストレンジクォークを２個含むX-粒子を生成、原子核乾板に静止・吸収させ、生成されるΞハイパー核や２重Λハイパー核を原子核乾板の解析で調べる。また周囲に設置したゲルマニウム検出器でΞ原子からのX線も測定する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Artificial intelligence pioneers the
double-strangeness factory, Nature
Commun. 16 (2025) 1, 11084
² X
atomic X-ray spectroscopy using a counter-emulsion hybrid method, PTEP2022,123D01 (2022)
² Development
of a Ge detector array and an in-beam calibration system for highly precise
measurement of X- atomic X-rays, Nucl.Instrum.Meth.A 1042
(2022) 167439
²
² Observation
of a Be double-Lambda hypernucleus in the J-PARC E07 experiment, PTEP2019, 021D02 (2019)
The 26th Outstanding Paper Award of the
Physical Society of Japan, 第26回（2021年）日本物理学会論文賞
² High-resolution measurement of
hypernuclear events in a nuclear emulsion with hard X-ray microscopy, Eur.Phys.J.A 58 190
(2022)
² Observation
of Coulomb-Assisted Nuclear Bound State of X--14N
System, Phys. Rev.
Lett. 126, 062501 (2021)
² First
observation of a nuclear s-state of a X
hypernucleus, 15XC, PTEP2021, 073D02 (2021)
² Trapping
probability of strangeness via Xi- hyperon capture at rest in nuclear emulsion,
PTEP 2019 (2019) 2, 021D01
² Charge
identification of low-energy particles for double-strangeness nuclei in nuclear
emulsion, PTEP 2019 (2019) 1,
011H01
² Automatic track following system to study double strangeness nuclei in nuclear emulsion exposed to the observable limit, Nucl.Instrum.Meth.A 848 (2017) 66-72
² A
new scanning system for alpha decay events as calibration sources for
range-energy relation in nuclear emulsion, Nucl.Instrum.Meth.A 847
(2017) 86-92
Ø プレスリリース
² 「グザイ核」の内部構造、ついに観測成功 ― 原子核の成り立ちや中性子星の構造の理解に新たな知見 ―（2021/7/23）
²
稀少な超原子核「グザイ核」の質量を初めて決定 ― 原子核の成り立ちや中性子星の構造を理解する新たな知見 ― (2021/3/2)
² 新種の超原子核 (二重ラムダ核) を発見 （2019/2/26）
Ø レビュー論文
² Nuclear
systems with strangeness and baryon–baryon interactions, Eur. Phys. J A61 (2025)
128
² Experimental
Aspect of S = –2 Hypernuclei, Handbook of Nuclear
Physics, pp 1-60 (2023)
² Structure
of S=-2 Hypernuclei and Hyperon-Hyperon
Interactions, Ann.Rev.Nucl.Part.Sci.
68 (2018) 131-159
² Experimental
study of double L hypernuclei with nuclear
emulsion, Prog.Theor.Phys.Suppl.
185 (2010) 335-343
Ø 学位論文
² 博士 12
² 修士 31
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E05実験 (Completed)
Spectroscopic Study of Ξ-Hypernucleus, 12ΞBe, via the 12C(K- , K+) Reaction
【実験の説明】ストレンジクォークを２個含むΞ粒子が束縛したΞハイパー核を生成・観測し、Ξ粒子の相互作用を調べます。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Missing-Mass Measurement of the 12C(K-, K+) Reaction at 1.8
GeV/c with the Superconducting Kaon Spectrometer, PTEP2024,091D01 (2024)
² An
event excess observed in the deeply bound region of the 12C(K-,
p) missing-mass spectrum, PTEP2020,123D01
(2020)
JPS Hot Topics (PTEP Editors’ Choice) “New Findings Hint Towards Existence of Kaonic Nuclei and Hyper-Nuclei”
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 E13実験 (Completed)
Gamma-ray spectroscopy of light
hypernuclei
【実験の説明】Λハイパー核を生成し、Λハイパー核からのγ線のゲルマニウム検出器を用いて高分解能で分光し、Λハイパー核の構造やΛ粒子の相互作用を調べる。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² First
Determination of the Level Structure of an sd-Shell Hypernucleus, 19LF,
Phys. Rev. Lett. 120,
13205 (2018)
² Observation
of Spin-Dependent Charge Symmetry Breaking in LN
Interaction; Gamma-Ray Spectroscopy of 4LHe,
Phys. Rev. Lett. 115,
222501 (2015)
² Development
of a low-temperature germanium detector via mechanical cooling with a compact
pulse-tube refrigerator, Nucl.
Instr. Meth. A 770, 1-7 (2014)
Ø プレスリリース
² J-PARCハドロン実験施設で“奇妙な粒子”が原子核の荷電対称性を破る現象を発見 （2015/11/25）
² 重いハイパー核 (フッ素19ラムダハイパー核19LF）の構造解明に成功（2018/4/3）
Ø レビュー論文
² High-Precision
g-Ray Spectroscopy of L
Hypernuclei, Handbook
of Nuclear Physics, 1-35 (2023)
² L
hypernuclei via g-ray spectroscopy, Prog.Theor.Phys.Suppl. 185 (2010)
315-334
² Gamma-ray spectroscopy of L hypernuclei, Lect.Notes Phys. 781 (2009) 105-138
Ø 学位論文
² 博士 3
² 修士 14
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E10実験 (Partly Completed)
Production
of Neutron-Rich Λ-Hypernuclei with the Double Charge-Exchange Reactions
【実験の説明】二重荷電変換(p-,K+)反応で、中性子過剰Λハイパー核を生成・観測する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Repulsion
and absorption of the S-nucleus potential for S--5He
in the 6He(p-, K+)
reaction, Phys. Rev. C 97,
024601 (2018)
² Missing-mass
spectroscopy with the 6He(p-,
K+)X reaction to search for 6LH,
Phys.
Rev. C 96, 014005 (2017)
² Search
for 6LH hypernucleus
by the 6Li(p-, K+)
reaction at pp- = 1.2 GeV/c, Phys. Lett. B 729, 5
(2013)
Ø 学位論文
² 博士 2
² 修士 5
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ
l E27実験 (Completed)
Search
for a nuclear Kbar bound state K-pp in the d(p+, K+) Reaction
【実験の説明】液体重水素標的にp+ビームを入射し、K+を測定する欠損質量法で、”K-pp”の束縛状態を生成・探索する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² Observation
of the “K-pp”-like
structure in the d (p+,
K+) reaction at 1.69 GeV/c,
PTEP2015,
021D01 (2015)
² Inclusive
spectrum of the d (p+,
K+) reaction at 1.69 GeV/c,
PTEP2014, 101D03 (2014)
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 E19実験 (Completed)
High-resolution Search for Θ+ Pentaquark in p-p → K-X Reactions
【実験の説明】液体水素標的にp-ビームを入射し、K-を測定する欠損質量法で、エキゾチック粒子であるペンタクォーク粒子Q+を生成・探索する。
Ø 実験提案書
Ø 主要成果論文
² High-resolution
search for the Q+ Pentaquark
via a pion-induced reaction at J-PARC, Phys. Rev. C 90,
035205 (2014)
² Search
for the Q+ Pentaquark
via the p-p
→ K-X Reaction
at 1.92 GeV/c , Phys.
Rev. Lett. 109, 232002 (2012)
Ø レビュー論文
² Search for pentaquark Q+, Lect.Notes Phys. 781 (2009)
139-160
Ø 学位論文
² 博士 2
² 修士 4
Ø 論文リスト
Ø 実験グループのWebページ