Исследование малочастичных каналов рождения частиц в неупругих адрон-ядерных взаимодействиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНГМЬШХ РАБОТ ПО ДИФРАКЦИОННОМУ КОГЕРЕНТНОМУ

РСЭДЕНИЮ ЧАСТИЦ

§1. Обзор теоретических работ

§2. Обзор экспериментальных работ

ГЛАВА П. УСТАНОВКА ЦХРА-ЦКАРО, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ

ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДЦРОН-ДЦЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

§1. Сцинтилляционные детекторы

§2. Широкозазорные искровые камеры

§3. Система фотографирования

§4. Электроника установки

§5. Ионизационный калориметр

ГЛАВА Ш. ОТБОР И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

§1. Просмотр и отбор событий множественного рождения

§2. Поцравки ко множественности вторичных частиц

§3. Измерение энергии

ГЛАВА 1У.МАЛ0ЧАСГИЧНЫЕ КАНАЛЫ МНОЖЕСТВЕННОГО

РОВДЕНИЯ. КОГЕРЕНТНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ЧАСТИЦ

АДРОНАМИ НА ЯДРАХ

§1. Состав адронов на высоте гор (760 г/см2)

§2. Исследование различных каналов множественного рождения на ядрах

§3. Отбор событий когерентной генерации частиц на ядрах

§4. Зависимость малочастичных процессов от атомного номера ядра мишени при энергии ~ 400 ГэВ

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Современное состояние исследований адрон-ядерных взаимодействий характеризуется продолжающимся накоплением экспериментальных фактов, генерацией новых идей и модельных подходов, претендующих в большинстве лишь на полуколичественное описание. В настоящее время еще мало достаточно точных экспериментальных данных при высоких энергиях, в особенности на "чистых" мишенях. Эта ограниченность данных связана, в основном, с некоторым пренебрежением к изучению процесса множественной генерации на ядрах. Считалось, что этот процесс более сложный, чем взаимодействие двух адронов, поэтому надо сначала разобраться в элементарном акте (адрон-адронное взаимодействие), а только потом перейти ко множественному рождению частиц на ядрах.

Однако, эксперименты по адрон-ядерным взаимодействиям, проведенные в течение последних десятилетий в космических лучах и на ускорителях, продемонстрировали весьма примечательные особенности. Они показали, что ядро-мишень можно использовать в качестве анализатора пространственно-временного развития процесса множественной генерации и дискриминатора мевду различными, нередко исключающими друг друга по своему содержанию, подходами к теории элементарного акта адрон-адроннного взаимодействия. Этим и объясняется возросший интерес к процессам множественной генерации частиц на ядрах.

В многообразии проблем множественного ровдения частиц на ядрах одной из наиболее интересных задач является изучение малочастичных процессов, которые включают в себя особый класс событий - дифракционную когерентную генерацию частиц. Это реакции крайне периферического характера, типа:

Ь+А + А в которых ядро-мишень остается в основном или коллективно возбужденном состоянии. Они протекают при очень малых переданных импульсах и процесс рождения частиц - дифракционный.

Чтобы понять интерес к когерентному роздению частиц на ядрах, достаточно отметить, что именно при исследовании этих реакций было получено, что сечение взаимодействия родившихся ад-ронных комплексов с внутриядерным нуклоном не превышает величины сечения для отдельного адрона.

Однозначного теоретического объяснения этого факта на сегодняшний день не существует. Поэтому, получение новых характеристик поведения процессов когерентной генерации на ядрах может помочь ответить на этот, очень важный для адронной физики, вопрос.

Настоящая работа посвящена изучению малочастичных каналов множественного рождения на основе экспериментальных данных, полученных в космических лучах на установке Цхра-Цкаро Института физики АН Грузинской ССР. Автор принимал активное участие в создании установки и во всем цикле измерений.

В диссертации автором впервые была изучена зависимость сечений когерентного рождения частиц и недифракционных малочастичных каналов с множественностью 3 ^ П £ 5 в зависимости от атомного номера ядра-мишени при средней энергии налетающего адрона 400 ГэВ.

На основе имеющихся экспериментальных данных по когерентному рождению на ядрах фотоэмульсии и данных установки Цхра-Цкаро получена энергетическая зависимость сечения когерентной генерации частиц с 5 для смешанного потока космических адронов вплоть до энергий 400 ГэВ.

Основные материалы, изложенные в диссертации, были доложены на мелщународных и всесоюзных конференциях по космическим лучам и опубликованы в работах /39,40,54-56,73,48/.

Диссертация состоит из введения, четьцэех глав и заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность академику АН ГССР, профессору Андроникашвили Э.Л. за предоставленную возможность работать над интересующими нас проблемами и активное стимулирование при выполнении работы; доктору физико-математических наук Котляревскому Д.М. -за руководство экспериментом, прочтение рукописи и полезные замечания; доктору физико-математических наук Кайдалову А.Б. - за дискуссии и обсуждение результатов; сотруднику лаборатории Манд ал ян С.Х. - за помощь в обработке экспериментальных данных и в оформлении диссертации; всему коллективу высокогорной станции Цхра-Цкаро - за большую помощь при проведении эксперимента.

1. Померанчук И.Я., Фейнберг Е.Л. О внешней (дифракционной) генерации частиц при ядерных столкновениях. - Докл. АН СССР, 1953, т.99, »3, с.439-441.

2. J^ihberg E.L} Pome ran ch иск J. To. High Energy JTneJct<b!ivc. Diffracii'on Phenomena,. £uppl. Nuos.

3. SioololsKy L.' Applicah'on of f\lucleor Cohere.property'/Phys. ReV. , v. i44 , p. Ц*\Б~Ц5ЪУ3. & latter . R. I. Htyb-ъпег^у collision theory., Jn.: L^ures ©f Theor&iical Physics eo( w:E. BrWen

4. JwkrSfcinc« Pul>li&h*rsN.Yu. , p. 545-441.

5. Никитин Ю.П., Розенталь И.Л., Сергеев i.M.Взаимодействие частиц высоких энергий с ядрами. УФН, 1977, т.121, с.З-53.

6. Good M.L, Walker W.t>. Diffraction d',ssvsicrfio« &j. bнам pa

7. Боресков К.Г., Кайдалов А.Б., Левитов И.И. Связь между дифрак ракционным рассеянием и множественными процессами. Пол^иза-ционные явления. Элементарные частицы. Пятая школа физики ИТЭ$. Вып.2, М.2 Атомиздат, 1978, с.43-61.

8. Pumplin 1. EiKonaf models -for d/f-frach'on dts&oc 4ion 0(л riuale;.Phy$.R(2i/,J>,ie7b) И. 8 , р. Л8Я9-&903.8. .Mief/ne^Я.Х., Pumplinl. PiffraciiOh Scarring and pc^+on zfrnc+urt of haolfons.Phys.Rß^p,i978y.id^je9J'{708.

9. Фейнберг Е.Л. Частица с неравновесным собственным полем. В кн.: Проблемы теоретической физики. Сборник статей памяти И.Е.Тамма. М.: Наука, 1972, с.248-264.

10. Фейнберг Е.Л. О сечении взаимодействия частиц высокой энергии сразу пол се их рождения. В сб.: Школа молодых ученых по физике. Изд-во ОИЯИ, 1972, с.56-90.

11. Абдужамилов Ш.А., Азимов С.А., Чудаков В.М. Азимутальное угловое распределение вторичных частиц при дифракционной генерации. ЯШ, 1968, т.7, с.596-599.

12. Салуквадзе Р.Г., Хубуа Д.И. Когерентное рождение многопион-ных конечных состояний во взаимодействии SC -мезонов с ядрами. В сб.: Школа молодых ученых, Сухуми, 1972. Изд-во ОИЯИ, с.335-373.

13. Азимов С.А., Гуламов К.Г., Навотный В.Ш. и др. В сб.: Упругие и неупругие соударения частиц большой энергии с нуклонами и ядрами. Изд-во "ШАН", Ташкент, 1975, с.82-118.

14. Азимов С.А., Абдужамилов Ш.А., Сеидханов Н.Ш. Когерентная дифракционная генерация пионов протонами при высоких энергиях. В сб.: Множественные процессы при высоких энергиях. Ташкент. Изд-во "ФАН", 1976, с.232-255.

15. Амаглобели Н.С., Будагов Ю.А., Виноградов В.Б. и др. Когерентное рождение трех пионов ОС -мезонами с импульсом 5 ГэВ/с на ядрах углерода. Письма в ЖЭТФ, 1971, 14, с.558-561.

16. B^Kviporqol C./BßtfScl-, W., Nails) и off A.S. ef ai. Cohere*-/ product Ion 0-f- pions on nuclei ЫШггпЫоо* unstable boso^'Kiuc-l^on Mal ¿ron-s^i^.rfuc-I.Phys.ß i<3V, V. ъг. p.BQ7-^¿-f .

17. Lu ba+fi hi 1. P^prinb VTL -PUE>r7 (pmsenj-ed ai fifucUiai ZGC")

18. J>esK RT. K\y\ema+ical ivi+.^reWion of the

19. Николаев H.H. Взаимодействие частиц высоких энергий с ядрами. Элементарные частицы. Седьмая школа ИТЭШ. Вып.2. М.: Атомиздат, I960, с.5-37.

20. Тарасов А.В. Когерентное и некогерентное рождение частиц на атомных ядрах в теории многократного рассеяния. ЭЧАЯ, вып.З, М.: Атомиздат, с.771-815.

21. Brutoh P.,J)ai/¡4S EleKofT* Jncohwui productionof pJlXJi* i и pro-fon пи* U Ms editions at i 8,6 (kit,

22. Phyt.Ulj.B, -WÍ ,y.f9/ p. Ч90-ЦМ.

23. Cq Sh wimerA* T>/-f-fraci¡)fe production on nuclei and fo4q I cross, s ecfcoh bf unstable particles.tfucL PhyS;im, у- МУ,

24. Ни.^ои F<R., Miller D J. Neall.S. Cohewfproduction ?P~f>¡c>n фце)! ¿trates, fe ем nucde't at

25. Phyz.U+f. Ь,4Нд, Y.Z8 ,f>'.¿08~¿4Q.'

26. Виницкий A.X., Гершкович A.M., Магзумов Э.Ж. Когерентное рождение пионов на ядрах в области ускорительных энергий. В сб.: Физика высоких энергий и космических лучей. Алма-Ата: Наука, Каз.ССР, с.72-91.

27. Боос Э.Г., Такибаев Ж.С., Шарапов К.В. и др. Исследование дифракционной генерации üt -мезонов протонами с энергией 20 ГэВ. Докл. АН СССР, 1966, 170, с.1041-1043.

28. Абдужамилов Ш.А., Азимов С. А., Чудаков В.М. Дифракционная генерация пионов протонами с импульсом 25 ГэВ/с на сложных ядрах эцульсии. Ш, 1968 , 7, с.95-99.

29. Жданов Г.Б., фетьякова М.И., Чернявский М.М. Дифракционная генерация частиц протонами с энергией 20-23 ГэВ. ЖЭЗФ, 1968, т.55, »1(7), с.170-178.

30. Wuson F. Я., NtlUr P.I7S¡xI.efa(. Coherent production Orf fh«- рЛ4Л 4 -еьКаиойУпеи/'^-HVf tf Keyon neon.VMcl.Phy^b.^fie, v. 8 f P.33i-394.28.^1 íS$ W.E., Miller D.I., OWea/l.S.e-fo/. S)hO)U~¡sokrproducHon in proton-proton interaction at MSG-w/t

31. Phy s,Rw. Lett., f968,v.ZÍ, p. 697-700

32. Gallert E., (rerald A. eta/. Ifsebar producft'oh in p-ff-f

33. OrSay-Mila ho-farcly ccllqifipa-h'^. CWipctr/fiY« analyst's Of +Ы. reaction Jfp^Jc+JT ~n 8 a hd 46 G-tv/c. btwM Cam.

34. Wol ker W.J)', Thorn SO" M-A. et a I . $>i-picm ^reductionfu »energy jrp colli &ion%Phy$.Rw.UHt 496*, rj,0,pJbH3L

35. Oh B.Y. M'mentur* tmns-te** spectrum J*

36. Азимов C.A., Гулямов У.Г., Чернова Л.П., Чернов Г.М. Исследование сечений когерентного рождения на ядрах при энергии 21 ГэВ. Докл. АН СССР, 1970, т.192, с.1241-1243.

37. Азимов С. А., Гулямов К.Г., Чернова Л.П. и др. Когерентная генерация частиц протонами с энергией 50 ГэВ на ядрах эмульсии. Докл. АН СССР, 1973, т.212, с.1323-1325.

38. A£KLHT/-co\l&bororbovï .OherW pr*4uctioñ ef-parrfîcl-fcs by pMovi5 ои emulsion. РЬу*. LeH-Ь 285-2««

39. АЛМТ-сотрудничество. Когерентная генерация частиц протонами с импульсом 200 ГэВ/с на ядрах. ЯШ, 1974, т.19, с.322-326.

40. Азимов С.А., Гулямов К.Г. и др. Дифракционное когерентное рождение частиц 200 ГэВ/с протонами на ядрах эмульсии. -Докл. АН СССР, 1974, т.218, с.807-809.

41. Абдужамилов Ш.А., Азимов С.А. и др. Азимутальное угловое распределение ливневых частиц, образованных частицами космического излучения в фотоэмульсиях. ЖЭТШ, 1963, т.45, с.407-414.

42. Новиков П.А., Штеманетян Г.З. Модульные фотоаппараты для научных исследований. В сб.: Процессы множественной генерации при высоких энергиях, йзд-во "Мецниереба", Тбилиси, 1977, с.138-142.

43. Бердзенишвили О.Л., Громов Ю.А. и др. Анализатор ионизационного калориметра. В сб.: Процессы множественной генерации при высоких энергиях. Изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 1977, е.127-130.

44. Хечинашвили B.C., Меликян A.C., Шерер E.H. Автоматизация ввода и обработки информации с ионизационного калориметра в ЭШ "Наири-2". В сб.: Процессы множественной генерации при высоких энергиях. Изд-во "Мецниереба", Тбилиси, 1977, с.131-137.

45. Кананов С.Д. Угловые распределения вторичных частиц при взаимодействии ядерно-активных частиц с ялрами меди при энергиях 200-900 ГэВ. Дипломная работа. Тбилиси, ТГУ, 1973. 68 с.

46. Говорков Б.Б., Чукин B.C. Оцинтилляционные счетчики больших площадей. ЗЧАЯ, 1972, вы.З, с.784-807.

47. AGMT-Coiiaborcrficw . сcheryni producb'on od Ч00Ш/с он ,f.bl-M5.

48. Михайлов В.А., Ломтадзе Т.А., Огручалина A.B. и др. Исследование широкозазорной искровой камеры с сетчатыми электродами. ПТЭ, 1973, №5, е.48-51.

49. Михайлов В.А., Ройнишвили В.Н., Чиковани Г.Е. Трековая искровая камера. ЖЭТ£, 1963, т.45, №3, с.868-873.

50. Дайон М.И. Искровая камера. М.: Атомиздат, 1967. 213 с.

51. Болотов В.Н., Дайон М.И. и др. 0 точности следования искры по траектории частицы в искровой камере. ПТЗ, 1964, №2,с.57-61.

52. Spa^K chatobe-r -for cosrr>tc ¿-¿cperiMe* Is

53. Hern. Co^.pf ccstotcray physic,PariywJS-tyMl

54. AfaneliskWd MS^G-arstsoih.'shnli L.P., tromov Yu.A.j Kö-f/i aristo &M.T$owayc\ ShtemqvefyQh G-.l.SiucfiiSo-f pariicks 'thleracllon with nucleihigher -fhoin 5O0№JPhKRC>rterii<tm,HE-Lp.M'H

55. Бергер A.P., Гарибашвили Д.И., Какауридзе Д.Б. и др. Многоканальная система для анализа импульса от ионизационного калориметра. В сб.: Физика частиц высоких энергий, йзд-во "Мецниереба", Тбилиси, 1965, c.III-116.

56. Колыбасов В.М. Рождение частиц на ядрах. Элементарные частицы. Вторая школа физики ИТ31. Вып. I М.: Атомиздат, 1975, с.59-72.

57. Goldhab^r A.S. Ai-tfucleon Gross Secf/ow ftotv cohtfünlproduction On MucJei . Phy. Км. Lett^bfyZZ, p.80l-S0f,62. ß-ermö«" S.M.fVrell S.D., CchPrthi production öS Cr Гпссхи cj deterулInf и^ the spin av\d pQrity of bosvns. J>hy*.Rei/.Le+t

58. Азимов С. A., Басова Б. С., Гуламов У.Г. и др. Когерентные взаимодействия пионов с ядрами эь^ульсии при энергиях 17 и 45 ГэВ. ЯШ, 1971, т.14, с.137-149.

59. PisW С.М., G-ibson U/.M., мезол A.etal. On 4he m^omoM^Vi+who -franker in nuclear inf-f-rac+iw. Huvvo.Oaya • v.Zt .65. ivfyp3HH B.C., Сарычева JI.И. Космические лучи и их взаимодействия. М.: Атомиздат, 1968. 390 с.

60. Григоров И.Л., Раппопорт М.Д., Шестоперов В.Я. Частицы высоких энергий в космических лучах. М.: Наука, 1970 , 303 с.

61. Григоров И.Л., Мурзин B.C., Раппопорт М.Д. Метод измерения энергии частиц в области выше 10** эВ. ЖЗД$, 1958, т.34, с.506-507.

62. Котлэдевский Д.М. Исследование взаимодействий адронов с ядрами в интервале энергий 0.05-5 ТэВ. Докт. дисс. В надзач. V ЕРИ, 1980. 330 с.

63. Мурзин B.C., Сарычева Л.И. Множественные процессы при высоких энергиях. М.: Атомиздат, 1974. 361 с.

64. Габуния Л.Л., Громов Ю.А., Кананов С.Д., Котл1февский Д.М., Маилян Э.С., Тагланов М.М., Цомая П.В., Штеманетян Г.З. Исследование ядерных взаимодействий космических адронов на высоте 2500 м над уровнем моря. Изв. АН СССР, 1961, т.45, №7, с.1208-1214.

65. Башиджагян ГЛ. и др. Состав и свойства космического излучения на высотах гор. Изв. АН СССР. Сер.физ., 1976, т.40,с.951-956.

66. Биленький С.Э. Лавинные процессы в космических лучах. М.-Л.: ОГИЗ Гостехиздат, 1948. - 243 с.

67. Барашенков B.C., Тонеев В.Д. Взаимодействие высокоэнергичных частиц и ядер с ядрами. М.: Атомиздат, 1972. 520 с.

68. Ошрнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятности и математической статистики. М.: Наука, 1969. 511 с.

69. Абдужамилов Ш.А., Азимов С.А. и др. Угловые распределения вторичных частиц при энергии 24 БэВ. JK3TS, 1964, т.47, с.24-27.

70. АМГТ-сотрудничество. Изучение многочастичных корреляций в неупругих протон-нуклонных взаимодействиях. Препринт ШВЭ 75-79 АН Каз. ССР, 1979, 16 с.

71. Анзон З.В., Частников И.Я. Сравнительный анализ распределений хА и рА событий по множественности. Препринт ШВЭ АН Каз.ССР, 64-78. Алма-Ата, 1978, 15 с.

72. J^olle.-f U., &>«/ I., ai Cohero.nl- Ъ i сгкоиol Niiuf r«m£ ои Nuczi 0(.-\00~bo0 C^iv/t .

73. Браун В.М., Шабельский Ю.М. Когерентное рождение частиц на ядрах в аддитивной модели кварков. Ш, 1983, т.37, №4, СЛ0И-1015.

74. Htv^f^C' £ v¡d£hce J-oír уакис е-cjuarR с ¡asters in пц.скои sfrwH-ur^ fuhciionz.

75. Php. R<ma t>, Ш0, v. p. 7И

76. Kapeli&Vich B.2., Lapidus i. J.pfqi. Had ron-¡nucleusm couzbij-ueHÍ quarK Preprint e-f-the

77. Копелиович Б.З., Лапидус Л.И., Замолодчиков А.Б. Динамика цвета в дифракции адронов на ядрах. Препринт ОШИ E-2-8I-251, 1981 v 4 с.

78. Никитин Ю.П. Ядерные мишени как источник информации об элементарных взаимодействиях (конспекты лекций). М.: изд-во ИИ, 1975. 52 с.

79. Шабельский Ю.М. Множественное рождение частиц на ядрах в кварковой модели. Материалы Ж зимней школы ЛШШ, 1978, т.1, с.90-138.

80. Анисович В.В. Составляющие кварки и партоны в мягких процессах. Материалы Х1У зимней школы ЛИЯШ, 1978, т.1, с.3-81.