プレスリリース

   原子核を構成する源の力である核力は、陽子と中性子が比較的離れたときには引力ですが、陽子と中性子が重なり合うような近い距離では大きな反発力（斥力）へと変化します。この神秘的とも言える引力と斥力のバランスのおかげで原子核は自身の引力で潰れることなく安定に存在することができます。しかし、この斥力を生み出すメカニズムの理解は長年の課題でした。

   このような短距離では、陽子・中性子の中に閉じ込められた物質の最小単位であるクォークのペアがパウリの排他原理に反して同じ量子状態をとることが起こり得ます。このときにクォーク間に強い斥力が生じると予想され、核力の短距離での強い斥力の一因と考えられています。しかし、このクォークのパウリ原理による斥力の強さは現在まで全く不明でした。ストレンジクォークを含む粒子であるΣ⁺と陽子との散乱では、2粒子内のアップクォークのスピンの向きをそろえパウリ原理の禁止状態を作ることで、このクォークのパウリ原理による斥力を調べることが可能となります。

   このたび東北大学大学院理学研究科の三輪浩司 准教授（高エネルギー加速器研究機構 特別准教授）らの研究グループは大強度陽子加速器施設J-PARCのハドロン実験施設で、このΣ⁺と陽子の散乱の微分断面積を高精度で測定しました。微分断面積は、どの角度にどれくらい粒子が散乱されやすいかを示す量であり、これは粒子間にはたらく力を敏感に反映します。散乱する2つの粒子が3割程度重なり合うような場合に、核力はまだ引力であるのに対して、Σ⁺陽子間の力はすでに核力の2倍程度も強い斥力になっていることが、得られた微分断面積を解析することで分かりました。今まで未知であったクォーク間のパウリ斥力の強さを決定したことで、核力の短距離での斥力の理解が一層進むと考えられます。本成果は基礎物理の学術論文誌Progress of Theoretical and Experimental Physicsの注目論文(Editors' Choice)に選ばれ、2022年9月4日16時（英国時間）にオンライン公開されます。

   つきましては、別紙のとおりオンライン記者説明会を行います。ご多用の折とは存じますが、ご参加いただきますようよろしくお願い申し上げます。なお、参加をご希望の場合は、事前お申込をお願い申し上げます。