1. A. O. Tokiyasu for LEPS collaboration RCNP LEPS/SPring-8 における γ 線を用いた３体系 K 中間子原子核の探索

2.  What are Kaonic nuclei?  LEPS experiment  Results  Future work: search in LEPS2 experiment  Conclusion ☆ This presentation is based on arXiv.1306.5320 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 2

3. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 3

4. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 4 pseudo-scalar meson J P =0 - s-wave  N int repulsive pionic atomic state -chiral symmetry restoration s-wave KN int strong attractive K bound state in nuclei (Kaonic Nuclei) (B.E. = several dozen MeV) -K exist as a real particle? Strange dibaron?  *hyper-nuclei? -high density state. -sub-threshold KN int Pb(d, 3 He) @GSI    139.6 MeV, I=1) K (493.7 MeV, I=1/2) PRL.88.122301

5.  2-body: KN -  (1405) very strange hadron too light. qqq? or qqq+qq? KN bound state +  resonance  3-body: KNN [K[NN] I ] I, Iz  K - nn : v(I=1)  K - pn : 3/4v(I=1) + 1/4v(I=0)  K - pp : 3/4v(I=0) + 1/4v(I=1) ←strongest  >4-body: KNNN… -K - ppn, K - pnn (KEK-E471,E549) → no narrow peak -K - + 11 B, 11 C, 15 N, 16 O (BNL-E930,KEK-E522) →shape analysis -effective nuclear force, absorption effect... 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 5 In order to understand more complicated systems, the investigation of the simplest system is important! v(I=1) weak attractive v(I=0) strong attractive

6. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 6 from HYP 2012.Proc by A.Gal B.E. = 10 - 80 MeV  = 30 – 110 MeV B.E. = 10 - 80 MeV  = 30 – 110 MeV K - pp will exist. However predicted values are dependent on the interactions and the methods. →still controversial situation!

7. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 7 FINUDA @ DA  NE (2005) DISTO@ SATURNE(2010) stropped K - on ( 6 Li, 7 Li, 12 C, 27 Al and 51 V) p p   p K + B.E. =  = invariant mass (  + p)Missing mass (   ) MeV M.Agnello, Nagae and Fujoka et al., PRL 94, 212303 (2005)T.Yamazaki et al., PRL 104, 132502 (2010)

8. K - pp will exist but  theory: shallow? deep? wide? narrow?  experiment: deeper than any of the prediction. K - pp? 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 8 Search experiments via different reactions are awaited. EE15 (J-PARC) 3He(K -,n)X → EE27 (J-PARC) d(  +,K + )X→  FOPI (GSI), HADES same as DISTO AAMADEUS (DA  NE) stopped K - AALICE, Super-B (LOI)  -induced reaction (LEPS/SPring-8) → This talk Y. Sada 13:30-13:50 @Rm.803 Y. Ichikawa 13:50–14:10 @Rm.803

9. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 9 K+K+   K-K- p p n n detect K+ at very forward angle (< 15degree) → t-channel reaction (on-shell meson exchange) → virtual K - beam N N N N K K d ( , K +  ) X  0 : X = K - pn  + : X = K - nn  - : X= K - pp search in inclusive missing mass spectrum at LEPS/SPring-8.

10. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 10

11. Data take: 2002/2003, 2006/2007  7.6 x 10 12 photons on LD 2 target SPring-8: 8 GeV electron storage-ring LEPS : hadron physics using  beam Back-word Compton Scattering e e Detect with Tagging counter E  =1.5 - 2.4 GeV experimental hatch  355nm laser 8 GeV LEPS  E  =12 MeV 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 11

12. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 12 TOF Dipole Magnet 0.7 [Tesla] Target Start Counter DC2DC3 DC1SVTX AC(n=1.03) SSD (SVTX) Drift Chamber (DC 1~3) position Start Counter (SC) Time of flight wall (TOF) time Aerogel Cherencov counter (AC) Start Counter (SC) trigger   GeV  -- K+K+

13. K+K+ --  p/p ~ 6 MeV/c @ 1 GeV/c TOF (Time of flight) m 2 = p 2 (1/β 2 - 1) Track reconstruction + Runge-Kutta method. mass p = 938.3 MeV mass K + = 493.7 MeV mass  - = 139.6 MeV c.f. p ++ K-K- 0 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 13

14. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 14

15. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 15 →No bump structure was observed! expected signal search region: Mass = 2.22 - 2.36 GeV/c 2 B.E. = 10 - 150 MeV search region: Mass = 2.22 - 2.36 GeV/c 2 B.E. = 10 - 150 MeV A: (~3  b)  n →  - (1197) K +  - → n  - B: (~7  b)  p →  K +  - C: (~4  b)  n →  - (1197) K +  -  p →  0 (1193)K +  - d( , K +  - )X Mx = MMd(K +  - ) =√(p E +p d ) 2 – (p K+ -p  - ) 2 Bump structure was searched for with log-Likelihood ratio method. A B C

16. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 16 -  = 20 MeV 0.05 - 0.25  b -  = 60 MeV 0.15 - 0.6  b -  =100 MeV 0.15 - 0.7  b a few % of typical hadron production cross section. B.E.  15 points (10-150 MeV)   3 points  L = 3.84 → 95% C.L. Upper Limit

17. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 17 BG process: QF-process MM p (K +  - ) and M p (K) spectra were fitted simultaneously.  N  Y K +    N  Y* K +    N  Y  K +   Main component:  d   (1520) K + (~20%)  d  Y  K +   (~20%) MM p (K +  - ) MM p (K + )

18. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 18

19. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 19 acceptance: 5 – 120 degree p/  p ~ 1% beam intensity x10 of LEPS ( 10 7 cps) 4  detector under construction for the 1 st experiment

20. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 20 accepted Detection of decay products from K - pp bound state.  improvement of S/N  Non-mesonic decay mode tagging two high-momentum protons is effective to reject background events from quasi-free process.  d  K +  - K - pp K - pp   proton(p1)    proton (p2)  -

21. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 21

22.  K - pp bound state give us rich information on anti-K and nucleon interaction  K - pp bound state was searched in  d  K +  - X reaction at LEPS/SPring-8  Significant bump structures were not found and the upper limits of production cross section were determined  Main component of background processes were found to be quasi-free processes  LEPS2 experiment has potential for exclusive search. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 22

23. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 23 Thank you for your attention!

24. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 24

25. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 25  d  K s K - pp K - pp   p,   p, (  N) *similar reaction as E27 experiment. (  * door-way reaction)  d  K * K - pp K - pp   p,   p, (  N) *virtual K can be selected clearly if decay plane of K * is perpendicular K-pp  d  K + K - pn K - pp   n,   p  d  K +  0 K - pn K - pn   n,   p K-pn  d  K + K - pn K - pp   n,   p  d  K +  0 K - pn K - pn   n,   p K-nn

26. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 26  d  K + K - pn  d  K +  + K - nn red: LH2 blue: LD2

27. 2013/07/27 RCNP 研究会「核子・ハイペロン多体系におけるクラスター現象」 27 Error Bar : statistical uncertainty (~5%) Red Box : systematic uncertainty (~20%) Hatched : discrepancy between datasets (~12%)