国際研究チームが、原子核内部に捉えられた極めて寿命の短い粒子である「η'中間子原子核」の兆候を検出した。高精度実験によって観測されたこのエキゾチックな状態は、高密度な核物質内部においてη'中間子の質量が減少することを示唆している。この発見は、宇宙の真空の構造を通じて物質がいかにして質量を獲得するのかという謎を解明する鍵となる可能性がある。
ドイツのGSIヘルムホルツ重イオン研究所の研究者らは、炭素標的に高エネルギーの陽子を照射する実験を行った。これによりη'中間子が生成され、その一部が炭素原子核に束縛されることで、予測されていたη'中間子原子核の状態が形成された。研究チームはフラグメントセパレーター（FRS）とWASA検出器を用いて反応過程で放出される重水素（デューテロン）を分析し、束縛状態を裏付ける崩壊シグネチャーを特定した。筆頭著者の関谷亮平氏は次のように説明する。「FRSとWASAを組み合わせた新しい実験装置により、理論上のη'中間子原子核のシグネチャーと一致する構造をデータの中から特定できました。私たちの分析は、こうした束縛状態が実際に形成されたことを示唆しています」。この成果は『Physical Review Letters』誌に「12C(p,d) Reaction near the η′-Meson Emission Threshold Measured in Coincidence with High-Momentum Protons（高運動量陽子との同時計測によるη'中間子放出閾値付近での12C(p,d)反応）」というタイトルで掲載された。η'中間子は非常に重く、核物質内ではその質量が変化すると予測されている。シニア著者の板橋健太氏は、「この現象を観測することは、宇宙において粒子の質量がどのように生成されるかという貴重な情報をもたらすでしょう」と指摘した。η'中間子の質量は原子核内部で減少しているように見受けられ、真空構造と質量生成に関する理論を裏付けるものとなる。板橋氏は「今回の測定は、核物質内での中間子の振る舞いについて重要な新たな手がかりを与えるものです」と付け加えた。チームは今後、確認のためのさらなる実験を計画している。
