Двойная перезарядка пионов на ядрах при высоких энергиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ им А ИАЛИХАНОВА

На правах рукописи

Ту

КРУТЕНКОВА Анна Петровна

Двойная перезарядка пионов на ядрах при высоких энергиях

Специальность 01 04 16 - Физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

□ □ЗОБ 1428

Москва 2007

003061428

УДК 539 12

Работа выполнена в ГНЦ РФ - "Институт теоретической и экспериментальной физики им А И Алиханова"

Официальные оппоненты доктор физ -мат наук, член-корр РАН В В Владимирский (ГНЦ РФ ИТЭФ им Алиханова, г Москва)

доктор физ -мат наук О Д Далькаров (ФИРАН им Лебедева, г Москва)

доктор физ -мат наук Е А Строковский (ЛФЧ, ОИЯИ, г Дубна)

Ведущая организация ПИЯФ РАН им Константинова, г Гатчина

Защита состоится 2 октября 2007 г в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 201 002 01 по защите докторских диссертаций в конференц-зале ГНЦ РФ ИТЭФ по адресу г Москва, ул Б Черемушкинская, д 25

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТЭФ

Автореферат разослан 31 августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

В Васильев

Общая характеристика работы Актуальность темы

Реакции двойной перезарядки пиона (DCX = Double Charge eXchange) на ядрах имеют характерную особенность в обмене двумя единицами заряда пиона {п± тг*) должны участвовать два нуклона одного типа Интерес к DCX связан, прежде всего, с возможностью непосредственно изучать в таких реакциях ядерные эффекты с участием, как минимум, двух нуклонов Дрелл, Липкин и де-Шалит в 1961 году впервые предложили процесс DCX для поиска короткодействующих нуклон-нуклонных корреляций в ядрах в рамках естественного механизма двух последовательных однократных перезарядок (SSCX = Sequential Single Charge eXchange) на двух нуклонах ядра Первым наблюденным DCX-процессом была реакция с нефиксированным конечным состоянием ядра (инклюзивный процесс) В эксперименте, который был поставлен в ОИЯИ в 1962 г, регистрировались взаимодействия 7г+-мезонов с энергией 80 МлВ с ядрами эмульсии

С вводом в строй мезонных фабрик с пучками высокой интенсивности (до ~ 10э пионов/сек) появилась возможность изучать менее вероятные эксклюзивные реакции DCX, в которых фиксировалось конечное состояние ядра С конца 70-х годов исследование эксклюзивных DCX-реакций стало одной из наиболее активных областей экспериментальных и теоретических исследований в физике пионов при энергиях мезонных фабрик (до 550 МэВ) Использование спектрометров с высоким разрешением позволило изучать те аспекты ядерной структуры и динамики адронов с участием двух и более нуклонов, которые труднодоступны в обычных экспериментах по упругому и неупругому рассеянию 7-квангов, электронов, протонов, тяжелых ионов и других адронов При кинетической энергии первичного пиона в области нескольких сотен МэВ энергетическое поведение экспериментальных сечений эксклюзивной DCX-реакции на основе SSCX-механизма может быть разумно описано в глауберовском подходе с использованием 7Г/^-амплитуд, известных из фазового анализа При ббльших энергиях, которые мы будем пазывать высокими, экспериментальные данные практически отсутствуют

В конце 80-х юдов наметилась перспективная с точки зрения поисков проявления новых механизмов DCX область в районе ~ 1 ГэВ Стандартый SSCX-механизм предсказывает в этой области начальных энергий (0,55 - 1,3 ГэВ) очень резкий спад эксклюзивного DCX-сечения Вывод основан на известном экспериментальном факте быстрого уменьшения с энергией амплитуды элементарного процесса однократной перезарядки пиона на нуклоне, которая входит в SSCX-сечение квадратично

Изучение двойной перезарядки пиона в этой области энергий могло стать одной из главных целей увеличения максимальной энергии мезонной фабрики LAMPF, однако такой проект не был реализован Поэтому экспериментальные исследования эксклюзивных DCX-процессов, в том числе и с формированием дважды изобар-аналоговых конечных состояний с относительно доступными для измерений сечениями, до сих пор остались невыполненными

Наблюдение как эксклюзивных, так и инклюзивных DCX-реакций, отвечающих SSCX-мсханизму, осложнено фоном от канала с рождением дополнительных пионов,

доминирующего при таких энергиях По этой причине, двойная перезарядка пиона в условиях действия БЗСХ-механизма фактически не была исследована При высоких энергиях ОСХ-события наблюдались и анализировались только в двух рабогах (ИТЭФ, 1973, 1981), выполненных более 25 лет назад В первой из них была получена оценка сечения при 3,7 ГэВ/с в нестандартном одноэтапном ПСХ-механизме Далькарова-Шапиро с отличной от ЭЗСХ-механизма кинематикой Во втором опыте при 2,9 ГэВ/с в области действия БвСХ-механизма было зарегистрировано не более шести событий этого редкого процесса, однако недосыточно высокая точность измерения импульса не позволила надежно их выделить

Диссертантом было предложено наблюдать для изучения ЭБСХ-механизма при высоких энергиях не эксклюзивные, а инклюзивные ОСХ-процессы в реакциях

тгт + А -> тг^ + X,

в которых этот механизм проявляется в условиях ббльших сечений и не требует сверхвысокого (< 1 МэВ) разрешения

В представленных в диссертации работах, выполненных на протонных синхротронах ИТЭФ и КЕК, осуществлены первые, и пока единственные, измерения БСХ при высоких энергиях Выли обнаружены аномальные с точки зрения общепринятого ЭБСХ-механизма физические эффекты, которые могут быть связаны с неупругими пионными перерассеяниями ^спех этих исследований был достигнут благодаря хорошему энергетическому разрешению трехметрового спектрометра ИТЭФ и сверхпроводящего спектрометра 8КБ (КЕК, Япония) и, прежде всего, выбору такой кинематики, в которой законом сохранения энергии-импульса отсекался фон, обусловленный рождением дополнительных пионов, не отвечающих ЗЭСХ-мехапилму

Специальный выбор кинемагики и достаточное энергетическое разрешение трехметрового спектрометра ИТЭФ были важными элементами и при использовании указанных инклюзивных процессов для изучения параметров распределений нуклонов в ядрах Рассматриваемая в диссертации методика позволяет выделять эффекты экранирования отдельно на протоне и нейтроне в дейтроне и использует л--- и 7г+-пучки для раздельного измерения на протонах и на нейтронах ядер Этох способ был предложен и опробован автором еще в 1976 I в эксперименте на протонном синхротроне ИТЭФ У-7 Он обеспечивает относительно простое и эффективное получение сведений о протонных или нейтронных радиусах ядер на основе модельных расчетов в рамках релятивистского глауберовекого подхода Такая методика особенно важна для независимого определения нейтронных радиусов, что в случае использования адронных пробников остается актуальной задачей

Цели и задачи диссертации

Главной целью диссертации является экспериментальное и теоретическое изучение основных свойств механизма двойной перезарядки пиона выше энергий, достигнутых на мезонных фабриках

Другая ее цель - продемонстрировать возможности метода, который позволяет разделять эффекты экранирования протона и нейтрона в дейтроне и определять радиусы распределений нуклонов разного типа в ядрах

Общая проблема, рассматриваемая в диссертации, состоит в наблюдении и интерпретации двух разных физических эффектов - упругого и неупругого перерассеяний при высоких энергиях - в инклюзивных пион-ядерных реакциях, в которых вперед вылетает пион с зарядом, противоположным начальному Оба эффекта

обусловлены соответствующими глаубсровскими перерассеяниями пионов на нуклонах ядра упругое перерассеяние отвечает за эффект экранирования, а неупругое, как следует из теоретических выводов диссертации, сильно сказывается на эффекте двойной перезарядки пионов при энергиях порядка 1 ГэВ и выше Выбор одного или другого эффекта осуществляется соответствующим отбором зарегистрированных в этих реакциях событий путем использования двух разных кинематических областей, отличающихся энергиями детектируемых пионов

В диссертации были сформулированы и решены следующие задачи

I Экспериментальное изучение процесса инклюзивной двойной перезарядки пиона да ядрах в механизме двух последовательных однокраишх перезарядок (ББСХ) при энергиях 0,5 - 1,1 ГэВ

II Теоретическое описание обнаруженной в п I аномально слабой энергетической зависимости 1)СХ-процессов, основанное на подходе Грибова-Глаубера с учетом пеупругих перерассеяний в модели однопиониого обмена

III Наблюдение экранирования протона в дейтроне и раздельное измерение дифференциальных сечений на ядерных протонах и нейтронах для определения среднеквадратичных радиусов их распределений

Научная новизна результатов

Впервые измерены высокоэнергетические части спектров вылетающих пионов в инклюзивной реакции 7Г~ + А —» + X (ири 0,5 ГэВ - для ядра 1бО, при 0,59 ГэВ -для ядер 61л, 71л, 12С, 160, а также для А1, Си, 1п, Та и В1, при 0,75 и 1,1 ГэВ - для ядер 61л, 71л, 12С и 160)

Впервые из полученных спектров выделены события реакции ОСХ, лежащие на краю спектра пионов, где отсутствует вклад от реакции с рождением дополнительного пиона Это позволило для изучения механизма ЭЭСХ использовать инклюзивную реакцию, имеющую существенно большее сечение, чем эксклюзивная

Впервые при 0,59 ГэВ получена зависимость БСХ-сечения от атомного номера о ос Аа при а = 0,68 ± 0,04 Наклон /1-зависимости согласуется с ожидаемым в модели ЭЭСХ и с. результатами ЬАМРР при более низких энергиях

Обнаружена аномальная энергетическая зависимость ВСХ-сечсний на ядрах 1вО,

61л, 71л и 12С в интервале 0,59-1,1 ГэВ Уменьшение сечений с энергией оказалось

относительно медленным и противоречащим резкому падению, предсказанному в

стандартном БвСХ-механизме

Впервые реакция ОСХ при высоких энергиях теоретически рассмотрена в рамках

формализма Грибова описания 7г (/-рассеяния и показано, что неупругие перерассеяния дают существенный вклад в сечение и происходят на близко расположенных нуклонах

Впервые в подходе Грибова-Глаубера с использованием модели однопиониого обмена выполнен детальный анализ амплитуд БСХ-процесса и на этой основе - энергетической зависимости ОСХ-сечений на ядре 1вО Получены количественные оценки верхней и нижней границ ожидаемого коридора сечений при энергиях 0,6 - 4,0 ГэВ

С использованием ранее предложенного метода, использующего измерения дифференциальных сечений процессов 7г~ + А —> 71"^, + (тг~ + X'), получены новые значения поправки на экранирование протона в дейтроне 6Р и глауберовско! о параметра дейтрона Впервые определены величины сечений указанного процесса на изотопах 61л и 71л и с помощью глауберовского их описания в ядерной модели независимых частиц найдены среднеквадратичные значения радиусов этих ядер

Научно-практическая значимость

Предложенной методикой и полученными физическими результатами диссертация открывает два новых направления в релятивистской физике пион-ядерных взаимодействий, относящихся к наблюдению и интерпретации инклюзивных процессов в двух специально выделенных кинематических областях Спецификой этих процессов являегся детектирование вылетающих вперед пионов с зарядом, противоположным заряду начального пиона

В случае наблюдения этих процессов в кинематической области, где рождение дополнительных пионов запрещено и имеет место явление двойной перезарядки налетающего пиона, возникла перспектива изучения нового, релятивистского эффекта доминирования неупругих перерассеяний, который обеспечивав! возможность исследования инклюзивной двойной перезарядки в условиях достаточно традиционных измерений на магнитных спектрометрах в пучках обычных протонных синхротронов

Тем самым, инклюзивный процесс DCX, оказавшийся уникальным с точки зрения проявления этого эффекта, становится областью экспериментального исследования неупругих перерассеяний при энергиях в районе 1-5 ГэВ В этой энергетической области указанный эффект определяет всю физическую картину явления DCX, в отличие от других адрон-ядерных взаимодействий, в которых учет неупругих перерассеяний приводит лишь к поправкам к величине измеряемого сечения на уровне процентов

Особый интерес к изучению эффектов неупругих перерассеяний обусловлен также тем, что, во-первых, в обычно используемых каскадных моделях они не учитываются и, во-вторых, неупругие перерассеяния, связанные с образованием промежуточных адронных систем с большими массами, играют важную роль в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях при высоких энергиях Они приводят, в частности, к значительному уменьшению множественности адронов (на единицу быстроты), образующихся в этих процессах Так, при энергии ускорителя RHIC инклюзивные сечения рождения адронов уменьшаются приблизительно вдвое по сравнению с предсказаниями модели Глаубера С точки зрения КХД, эти явления соответствуют экранированию мягких партопов в сталкивающихся ядрах и приводят при сверхвысоких энергиях к явлению "насыщения"

Научно-практическая ценность изложенной в диссертации деятельности по DCX подкрепляется тем фактом, что Комитет по научной политике будущего протонного комплекса J-PARC на энергию 50 ГэВ (Токаи, Япония) включил в список для рассмотрения планируемых работ предложение группы ИТЭФ по проведению совместного эксперимента по этой тематике Обоснование было представлено диссертантом на заседании Комитета в приглашенном докладе (январь 2007 г) В марте 2007 г эксперимент прошел первую стадию одобрения и получил номер Е08

Представленные в диссергации резулыаты по наблюдению инклюзивных процессов в друюм кинематическом интервале демонстрируют перспективность применения нового метода получения независимых оценок эффективных радиусов распределений протонов и нейтронов в ядрах Определение ядерных параметров по предложенной методике не только дополняет аналогичные исследования с помощью других пучков ускорителей (7-квантов, электронов, протонов и т п ), но и обладает рядом преимуществ простотой сравнительных экспериментов в пучках пионов разного знака, а в ряде случаев достижением большей относительной точности или даже уникальных результатов - для нейтронных распределений

Основные положения, выносимые на защиту

1 Метод измерения БСХ-сечений в процессах тг~ + А —> тг^^, + X, позволяющий выделить область действия БвСХ-механизма, свободную от фона реакций с рождением дополнительных пионов [1,2]

2 Результаты измерения спектров вылетающих пионов в процессе тт~ +А —>

для ядра 160 [1-4] при начальных энергиях То, равных 0,5 ГэВ, 0,59 ГэВ, 0,75 ГэВ и 1,1 ГэВ, а также [5] для ядер 6'71л, 12С при Т0 = 0,59 ГэВ, 0,75 ГэВ и 1,1 ГэВ и ядер А1, Си, 1п, Та, В1 при То — 0,59 ГэВ, зависимость инклюзивного сечения процесса двойной перезарядки от атомного номера ядра [5, 6] при 0,59 ГэВ

3 Обнаружение энергетической БСХ-аномалии отсутствие резкого падения сечения с энергией для ядер 160, 6,71л, 12С в интервале энергий 0,59 - 1,1 ГэВ [1, б]

4 Оценка доминирующего вклада глауберовских неупругих перерассеяний в инклюзивную двойную перезарядку пиона при высоких энергиях [7] и указание на связь этого эффекта с короткодействующими ./V ^-корреляциями

5 Количественные расчеты верхней и нижней границ для энергетической зависимости инклюзивного БСХ-сечения на 1еО [8] при энергиях 0,6 - 4 ГэВ в рамках подхода Грибова Глаубора к неупругим перерассеяниям с учетом двухпионных промежуточных состояний в модели однопионного обмена

6 Определение значения поправки на экранирование протона нейтроном в дейтроне и величины его глауберовского параметра ((г~2)л), уточненные новыми измерениями сечения процесса ж~+А —> л"/огш + ('г~+А") на дейтроне [9-11], и величины сечения на свободном нейтроне [10] Результаты измерения сечений указанного процесса на ядрах 6,71л и определения величин {г2)в тц [12]

Личный вклад диссертанта

1 Постановка эксперимента на 3-метровом спектрометре ИТЭФ по изучению инклюзивного процесса двойной перезарядки пиопа (ВСХ) на ядрах при высоких энергиях Предложение метода для выделения области действия стандартного ВСХ-механизма двух последовательных однократных перезарядок (ББСХ)

2 Руководство и непосредственное участие в проведении измерений, обработке данных и анализе результатов Получение и проверка вывода о наблюдении аномалии в энергетической зависимосги БСХ-сечений на ядре 1вО, а также на 61л, 71л и 12С

3 Предложение независимого эксперимента по наблюдению ИСХ-аномалии на спектромегре ЭКЭ (КЕК, Япония) Руководство набором статистики и окончательный физический анализ результатов

4 Проведение расчетов сечения ИСХ по МС-программам в стандартной модели ЭБСХ и с учетом вклада неупругих персрассеяний для объяснения БСХ-аномалии Проверка применимости к БСХ модели однопионного обмена, детальные расчеты амплитуд для предсказания энергетического хода ОСХ-сечения

5 Предложение и проведение на 3-метровом спектрометре ИТЭФ эксперимента по раздельному измерению дифференциальных сечений инклюзивного рождения пионов пионами на протонах и нейтронах ядер для определения параметров нуклонных распределений

6 Анализ результатов и получение в рамках хлауберовского подхода величины поправки на экранирование протона в дейтроне, его глауберовского параметра и

протонных rms-радиусов ядер изотопов 6Li и 7Li, а также идея оценки отношения нейтронных и протонных радиусов среднетяжелых ядер

Апробация работ

Выполненные с помощью трехметрового спектрометра ИТЭФ измерения, приведшие к обнаружению DCX-аномалии, получили подтверждение в эксперименте Т459 в КЕК (Tsukuba, Japan), поставленном на SKS в 1999 г коллаборацией ИТЭФ/КБК по предложению диссертанта и ее коллег из ИТЭФ

Конкретные результаты с наблюдением DCX-аномалии и ее теоретической интерпретацией [1-8] и (13-20] (Части I и II диссертации) докладывались диссертантом и публиковались в трудах следующих международных конференций Mesons and Nuclei at Intermediate Energies (Dubna, 1994) [13], Ilelativistic Nuclear Physics and Quantum Chro-modynamics (Dubna, 1994,1996) [14,15J, Mesons and Light Nuclei (Strai pod Ralskem, 1995, Prague, 2001) [16, IT], "Meson 96" Workshop (Cracow, 1996) [18], 6th Conf Intersections of Particle and Nuclear Phys , CIPANP97 (Big Sky, USA, 1997) [19], XVII Particles and Nuclei Intern Conf PANIC05 (Santa Fe, USA, 2005) [20]

Отдельные материалы по изучению DCX были представлены в секционных докладах на сессиях отделения РАН (1994-2004), обзорные материалы докладывались диссертантом на международных рабочих совещаниях и семинарах - в Phys Inst, Umv Tbbmgen (Oberjoch, Germany, 1993, 1998), в ИТЭФ (Москва, 1994, 2003), в Umv of Valencia (Valencia, Spain, 1995), в I Inst Expenmentalphys , Umv Hamburg (Hamburg, Germany, 1998), в ПИЯФ (С-Петербург, 2003) и в Lab Nucí Science, MIT (Boston, USA, 2005)

Коллектив трехметрового спектрометра представлял аналогичную приведенной выше информацию в следующих докладах Intern Conf on Physics with GeV-Particle Beams (Juehch, Germany, 1994) [21], Nuclear and Particle Physics with Meson Beams in the 1-GeV Region (INS, Tokyo, Japan, 1995) [22], XIV Intern Conf on Particles and Nuclei (Williamsburg, USA, 1996) [23], 7th Intern Symp on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleón (Vancouver, В С , Canada, 1997) [24]

Результаты [9-12], изложенные в Части III, были представлены частично в виде докладов диссертанта и опубликованы в трудах конференций молодых ученых в Нор-Амберде (1979) и Ташкенте (1981) и Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра в Алма-Ате (1984) Основные сведения по измерению экранирования протонов докладывались на секционных заседаниях сессий ОЯФ АН СССР ( 1978-1984), более подробные сведения были изложены диссертаптом на семинарах в ЛИЯФ (1979), ИФВЭ (1979), ЛВЭ ОИЯИ (1979), ИЯИ ММФ (1979), ЛЯП ОИЯИ (1980)

Публикации автора по теме диссертации

Основные работы автора по новым экспериментальным и теоретическим результатам, цитированным в диссертации, перечислены в предыдущих подразделах (см [1-24] в Списке работ, включенных в диссертацию) Полный список публикаций по материалам диссертации включает также работы с участием автора [25-26], связанные с трехметровым спекгрометром и методикой обработки экспериментальных результатов

Основные материалы диссертации публиковались в таких реферируемых журналах, как Письма в ЖЭ'ГФ, Ядерная физика, Nuclear Physics A, Nuclear Physics В, Journal о} Physics G, Physical Review Сив других изданиях (из них семь публикаций - в журналах из перечня ВАК 2006 г), а также в трудах российских и международных конференций

Краткое содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, трех частей, содержащих 9 глав, заключения и списка цитированных работ (157 наименований) - всего 157 страниц

Введение состоит из трех разделов Первый раздел ' Теоретические основы диссертации" посвящен краткому теоретическому рассмотрению эффектов пион-пуклонных перерассеяний, которые лежат в основе интерпретации изучаемых процессов, - двойной перезарядке пиона и экранирования нуклонов в ядре с разделением вкладов протонов и нейтронов Их объединяет единый теоретический подход, а именно -описание взаимодействий адронов с ядрами с учетом упругого и неупругого перерассеяний налетающего адрона на отдельных нуклонах Это описание сформулировано на примере ird-рассеяния в рамках нерелятивистской квантовой механики в известной работе Глаубера и обобщено в квантово-полевом рассмотрении Грибовым Как известно, упругое глауберовское перерассеяние определяет суммарный эффект экранирования протона нейтроном и нейтрона протоном в дейтроне, что приводит к дефекту полного 7гс?-сечения (по сравнению с суммой сечений на протоне и нейтроне) Глауберовская теория связывает дефект сечения с размером дейтрона (глауберовским параметром), в подходе Грибова устанавливается область применимости и точпость формулы Глаубера и, кроме того, учитывается эффект неупругого перерассеяния

Во втором разделе "Методические и экспериментальные основы диссертации" сформулирована методика, позволившая провести измерения и интерпретацию в формально единой инклюзивной реакции

тг*+Л+ * (1)

двух разных эффектов перерассеяния пионов на нуклонах, которые лежат в основе двух независимых явлений, являющихся предметом рассмотрения диссертации Первое явление, главное по научной значимости, связано с изучением вклада неупругих перерассеяний в стандартный механизм SSCX двойной перезарядки пиона на ядре Второе явление, обусловленное процессами, в которых проявляются упругие перерассеяния при экранировании нуклона нуклонами, является составной частью предложенного диссертантом способа оценки пространственных размеров распределений нуклонов в ядрах

Каждому из этих эффектов отвечают измерения процессов (1) в кинематических областях DCX и SCR (screening), отличающихся энергиями детектируемых пионов В приближении взаимодействия пион-нуклон соответствующие кинематические интервалы по квадрату недостающей к пиону массе М% в (1) являются смежными

m% < Mx(DCX) < (mN + m,)! < M%(SCR) < {mN + 2m,)2 (2)

Для двойной перезарядки интервал DCX правильнее представить в виде ограничения на величину передаваемой ядру энергии ДТ ~ То — Т (Т0 и Т - кинетические энергии начального и конечного пионов)

О < A'T(DCX) < m„ ~ 140 МэВ (3)

В интервале (3) рождение дополнительного пиона в процессах (1) запрещено законом сохранения энергии-импульса Поэтому использование кинематики (3) является естественным для изучения инклюзивных реакций двойной перезарядки пиона в механизме SSCX

Рассмотрено общее требование к экспериментальным установкам - хорошее энергетическое разрешение Кроме того, относительная узость кинематических областей импульсов детектируемых частиц в DCX и SCR и присущая редкому процессу двойной перезарядки малость сечения обусловливают необходимость использования интенсивных пучков пионов и применения методов эффективного выделения сигнала в присутствии достаточно больших фонов В значительной мере эти требования удалось выполнить в экспериментах в ИТЭФ и КЕК на установках с магнитными спектрометрами, которые работали на пионяых пучках протонных синхротронов, соответственно в Москве и в Цукубе (Япония)

Представлено описание этих установок и даны их основные характеристики Большая часть экспериментальных работ выполнена на базе универсального трехметрового машитного трековою спектрометра ИТЭФ, который создавался в конце 60-х годов и был позднее модернизирован и использовался для всех измерений в кинематике SCR и, главным образом, для изучения DCX-механизма Детектирующими элементами установки являлись шесть больших узкозазорных искровых камер, помещенных внутри магнита с максимальным полем 1,7 Тл в рабочем объеме 100 смх50 смхЗОО см Съем информации с камер осуществлялся быстрым стереофотоаппаратом с использованием системы зеркал Оцифровка снимков проводилась "офф-лайн" на автоматическом сканирующем устройстве, использовавшем малую ЭВМ для записи результатов

DCX-эксперимент, аналогичный выполненному на 3-м спектрометре, был проведен на современном каонном спектрометре SKS (КЕК) со сверхпроводящим дипольным магнитом с максимальным полем 3 Тл, полюсным зазором 50 см, длиной центральных траекторий частиц в поле до 5 м и углом их отклонения до 100° Детектирующими элементами на входе и выходе магнита служили четыре набора дрейфовых камер для определения импульсов входящих и выходящих частиц и триггерные счетчики трех типов для выделения и идентификации частиц

Третий раздел "Сведения о диссертации краткое представление работ" содержит изложение материалов по актуальности тематики, основным целям и задачам диссертации, научной новизне результатов, их научно-практической значимости и апробации работ

В Части I "Экспериментальное исследование инклюзивной двойной перезарядки пионов на ядрах при энергиях 0,5 - 1,1 ГзВ", состоящей из четырех глав, представлено основное экспериментальное содержание диссертации Для изучения двойной перезарядки пиона в механизме SSCX в реакции (1) используется кинематическая область (3)

В Главе 1 "Процесс двойной перезарядки пиона (DCX) на ядрах краткий обзор" дана краткая история экспериментальных и теоретических исследований пионных DCX-процессов, начиная с первых измерений 1962 г группы Ю А Батусова и др в ОИЯИ

При Т0 < 0 5 ГэВ энергетическое поведение экспериментального сечения эксклюзивной DCX па ядрах может быть разумно описано в рамках SSCX-механизма При больших энергиях, в интервале То ~ 0,6 - 1 ГэВ, в рамках этого механизма предсказывалось падение DCX-сечения вперед приблизительно на два порядка Это падение связано с известным резким уменьшением амплитуды однократной перезарядки пиона Ожидалось, что на фоне такою резкою падения сечения может проявиться вклад других возможных механизмов DCX, в частности, связанных с двухнуклонными корреляциями Хотя мысль о такой возможности была высказана более десятка лет назад измерения энергетического хода сечения эксклюзивной реакции DCX при таких

энергиях до сих пор не были выполнены Это связано, прежде всего, с отсутствием в мире пионных пучков необходимой энергии, имеющих достаточную интенсивность

Диссертантом было предложено изучать в интервале энергий 0,6 - 1,1 ГэВ не эксклюзивный, а инклюзивный БСХ-процесс, энергетическая зависимость которого в ЭЗСХ-механизме также обусловлена поведением амплитуды однократной перезарядки пиона Его сечение в ЭЗСХ-механизме, так же как для эксклюзивной реакции, должно падать с энергией Но инклюзивный процесс имеет бблыпее сечение, чем эксклюзивный, и его регистрация не требует высокого импульсного разрешения установки Однако это разрешение должно быть достаточным для отбора событий в высокоэнергетической части спектра вылетающего пиона, где вклад ЭЗСХ-механизма является чистым, т е свободным от фона реакции с рождением дополнительного пиона

Изложение этих исследований - подготовки, проведения и анализа результатов -представлено в Главе 2 "ВСХ-экспсримсиг на трехметровом магнитном спектрометре ИТЭФ" Даны сведения о параметрах модернизированной установки, отборе событий и вычислении сечений по зарегистрированным спектрам 7г+ на примере инклюзивной реакции (1) на ядре 160 Интенсивность 7г_-пучка составляла (1-5) 106 пионов/сек Основная аппаратура располагалась в магнитном поле мишень находилась в центре магнита, траектории начальной и конечной частиц регистрировались в многозазорных искровых камерах Разрешение спектрометра - Др/р — 1% Заряженные пионы отделялись от фона электронов и позитронов с помощью черенковских счетчиков, а вылетающие пионы от протонов - по времени пролета

Сводка суммарных результатов измерений на ядре 160 дана в табл 1, использовались два три1 гера ~ н З'п. В первом из них (в отличие от второго) был задействован газовый черенковский счетчик высокого давления для подавления и измерения основного фона к вылетающим вперед пионам Этот фон обусловлен позитронами, рождающимися за счет различных электромагнитных процессов, сопутствующих взаимодействиям первичного пучка с мишенью и элементами детектирующей аппаратуры Во втором триггере этот фон учитывался поправочным коэффициентом на основании измерений, сделанных с первым триггером

Таблица 1 Сечения реакции 7г~ 1еО —» тг^Х, проинтегрированные по области ДТ от 0 до 80 МэВ (используемой для сравнения с результатами ЬАМРР при меньших энергиях), ((¿ст/йП^о, и по области ДТ от 0 до 140 МэВ, <&г/|й})мо

(Л7/(Й2)80, Мкбн/ср (с1<т/(1П}ио, мкбн/ср

То, ГэВ 0 59 0 75 1 1 0 59 0 75 1 1

18 8±2 1 И 6±2 3 114±4 0 10 о±2 7 6 4±19 80 2±4 3 43 4±5 1 233±65 414±6 5 31 4±4 7

18 8±2 1 11 1±1 8 7 3±17 80 2±4 3 42 6±4 0 28 6±3 8

Глава 3 "ВСХ-эксперимент на каонном магнитном спектрометре БКБ (КЕК)" содержит информацию по эксперименту Т459 на протонном синхротроне КЕК (Цукуба, Япония) с энергией 12 ГэВ, поставленному для независимой проверки результатов трехметрового спектрометра ИТЭФ по инициативе диссертанта, проведенному с ее участием и проанализированному под ее руководством

Методика выполнения опыта ИТЭФ/КЕК, его цель и обработка результатов измерений - такие же, как и на У-10 в ИТЭФ Специфическими условиями работы

БКЭ являлись иа порядок булыная интенсивность 7г~-пучка и современная аппаратура детектирования частиц, работающая в рамках многолетней программы по гиперядерной физике и обеспечивающая существенно лучшее энергетическое разрешение (< 3 МэВ (Р\УНМ))

Основной проблемой, при отсутствии широкоапертурного газового черенковского счетчика типа примененного в ИТЭФ, было определение параметра II, учитывающего фон позитронов, для решения которой проводился отдельный сеанс с использованием специально созданного аэрогелевого черенковского счетчика По измеренным спектрам 7г+ получены значения сечений (см табл 2), приведенные ошибки учитывают как статистические погрешности, так и неопределенности, связанные с определением Д

Таблица 2 Сечения реакции 1Х~ 1еО —»1Г+Х, проинтегрированные по ДТ от 0 до 80 МэВ, (Жг/йП)во, и от 0 до 140 МэВ, {йсг/(Ш)14о, с учетом их статистических ошибок и неопределенности в значениях Я

{¿(т/<Ю}80, мкб/ср {¿о/<Ю) 140, мкб/ср

Т0, ГэВ 0,50 0,75 0,50 0,75

1зкя - 145/272 А 1зкз = 175/320 А 15,1±3,5 12,7±1,6 16,6±3,6 15,5±1,8 96,2±17,5 53,2±5,2 59,0±5,7

среднее значение 15,9±3,2 14,1±1,5 96,2±17,5 56,1±5,4

Для интервала 0-80 МэВ , оба источника вносят в ошибки сравнимый по величине вклад, тогда как для 0 - 140 МэВ неопределенности в Я преобладают по сравнению со статистикой Результаты двух измерений при разных значениях тока в спектрометре ЭКЭ находятся в хорошем согласии, поэтому в последней строке приведены также средние значения сечений

Глава 4 "Спектры пионов в ЮСХ- экспериментах ИТЭФ и ИТЭФ/КЕК, А-зависимость и аномалия в энергетической зависимости ЮСХ-сечсний" содержит результирующую информацию, полученную в этих опытах на всех использованных ядрах-мишенях, и ее анализ Представлены результаты следующих измерений спектров "/о™ на 16° ("Ри 0,5, 0,59, 0,75 и 1,1 ГэВ), на 61л, 71л и 12С (0,59, 0,75 и 1,1 ГэВ), па А1, Си, 1п, Та и В1 (0,59 ГэВ) и, при расширенном диапазоне по ДТ, на 61л, 71л, 160 (0,59 ГэВ) На рис 1 форма найденных ДТ-зависимостей сопоставлена с теоретической (сплошная кривая), вычисленной для БЗСХ-механизма в рамках каскадной МС-модели, которая была разработана для описания (при энергиях выше 0,4 ГэВ и на основе данных фазового 7гЛ?-анализа) совокупности различных каналов пион-ядерных взаимодействий с учетом ферми-движения нуклонов и поглощения пионов В использованном варианте модели учтен также (штриховая кривая) эффект перенормировки во внутриядерной материи 7тДг-амплитуд однократной перезарядки Следует заметить, что теоретические расчеты в ЭБСХ-механизме воспроизводят имеющуюся в литературе информацию по спектрам лишь на качественном уровне, поскольку эффект ядерной среды в пионных процессах учитывается модельным образом Абсолютные величины дифференциальных сечений при 0,75 и 1,1 ГэВ в экспериментах ИТЭФ и ИТЭФ/КЕК в несколько раз превышают ожидаемые значения При этом эффект внутриядерной среды только уменьшает теоретические предсказания, а условия измерений отвечают области ДТ < 140 МэВ, в которой нет фона рождения мезона мезоном (те тс $ X в наблюдаемой инклюзивной реакции) и работает ЭЭСХ-механизм Поэтому из данных по спектрам

следует, что никакого резкого падения инклюзивных БСХ-сечений с увеличением энергии ожидать не приходится

По измеренным спектрам при 0,59 ГэВ на указанных выше ядрах-мишенях представлены результаты по зависимости дифференциальных БСХ-сечений от атомного номера А Использованная для описания данных каскадная МС-программа расчетов в механизме ЭЭСХ хорошо описывает наблюденную ^-зависимость, которая соответствует закономерности Аа с а « 2/3 и сопоставима с полученной нами зависимостью по результатам ЬАМРГ при 0,24 ГэВ и 25° Тем самым данные опытов ИТЭФ находят подкрепление и со стороны независимых результатов по Л-зависимости

гс^г

Тп=0 50 GeV

l □ itep/kek___^

ГГ'Г'ТТ.'г-Г.'ГУгт,-

0 0 025 0 05 0 075 0 1 0 125 0 15 0 175 0 2 0 225 0 25

То=0 59 GeV

0 025 0 05 0 075 01 0125 015 0175 02 0 225 0 25

1

08 06 04 02 О

FW

Т„=0 75 GeV

l itep

□ itep/kek -

* t

t_b

illi-r' •••

■T.T.TtT

-k

0 025 0 05 0 075 0 1 0 125 0 15 0 175 0 2 0 225 0 25 T„=l 1 GeV

fW

I ITEP

ll.M.t.lJJh-rfl

f I

0 025 0 05 0 075 0 1 0 125 0 15 0 175 0 2 0 225 0 25

ДТ, GeV

Рис 1 Спектры 7Г+ по переменной AT = Г0 - Т в реакции 160(7r_,7r+)X при {&) = 5° (Г0 и Т - кинетические энергии начального и вылетающего пионов, соответственно) Показаны только статистические ошибки Сплошная и штриховая кривые отвечают, соответственно, стандартному SSCX-механизму (без учета и с учетом эффекта перенормировки тгЛ'- амплитуд однократной перезарядки) Точечная кривая относится к реакции рождения дополнительного пиона

Рис 2 указывает на относительно слабое уменьшение сечений с ростом энергии начального пиона, которое противоречит теоретическим ожиданиям, сплошная кривая отвечает верхней границе предсказаний ЗБСХ-механизма, без учета ядерной среды Энергетический ход инклюзивных БСХ-сечений на ядрах 61л, 71л, 12С (см рис 3)

° О п О 0*ДТ<80 MeV

о о □ сГ"\ п \ ♦ *\ Í

. • ÍTtP/KEK \ *

* «ЕР \ *

О LAMPF Wood \ 1

□ LAMPF Риriesen N.

—_ «¡SCX model \

05 06 070809

OSATÍUO MeV

О О о ----

- ♦ A

• ITEP/KEK \ «

\ ★

* ITER \ *

О LAMPF Wood

Г _ SSCX model v

05 06 07 08 09 I '2

Т. GeV

Рис 2 Энергетическая зависимость сечения реакции + 1вО—» 7Г+ + X при (в) = 5°, проинтегрированного по интервалам ДТ от 0 до 80 МэВ и от 0 до 140 МэВ, по результатам измерений ИТЭФ (звездочки), ИТЭФ/КЕК (черные кружочки), ЬАМРР (белые квадратики для зарядово-симметричной реакции ыО(к+ ,тг~)Х и, под упом 25°, - белые кружочки) Здесь кривая отвечает стандартному ЭЭСХ-механизму без учета эффекта перенормировки 7гТ\?-амплитуд однократной перезарядки

05 08 07 08 09

Рис 3 Энергетическая зависимость сечения реакций х~+А —> тт++Х при (в) = 5°, проинтегрированное но интервалу ДГ от 0 до 140 МэВ кружочки - А = 160, звездочки - 12С, квадратики - 71л, треугольники - вГл, черные значки - ИТЭФ ((0) = 5°), белые - ЬАМРГ ((в) — 25°) Кривая отвечает стандартному ЗБСХ-механизму на ядре 160, но с учетом эффекта перенормировки ттЛ^-амплитуд однократной перезарядки

- во всей области измерений ИТЭФ такой же, как было обнаружено на ядре 160 Суммарные экспериментальные результаты первой части диссертации приведены в табл 3, представлены данные измерений DCX-сечений для ядра 160 группами ИТЭФ и ИТЭФ/КЕК и их расчетов в рамках SSCX-механизма, в том числе с учетом эффекта перенормировки в ядерной материи (nuclear matter effect NME) írA'-амплитуд однократной перезарядки В приведенных в этой таблице значениях экспериментальных ошибок первыми указаны статистические, вторыми - систематические погрешности, точность теоретического расчета мы оцениваем величиной и 30% Данные табл 3 фиксируют два впервые обнаруженных на опыте явления

(i) экспериментальные сечения существенно превышают их теоретиче/кие оценки при энергиях 0,75 и 1,1 ГэВ,

(и) наблюденное падение сечений с ростом энергии является относительно медленным Оба результата интерпретируются как энергетическая DCX-аномалия, обусловленная вкладом нового механизма

Таблица 3 Полный перечень измеренных и рассчитанных (в БвСХ-механизме, а также с учетом N1^®) сечений реакции 1еО —»7г+Х, проинтегрированных от 0 до 80 МэВ и от 0 до 140 МэВ

(с1а/сЮ,)№, мкбн/ср

Т0, ГэВ 0,50 0,59 0,75 1,12

ИТЭФ 18,8±2,1±1,9 11,1±1,8±1,1 7,3±1,7±0,7

ИТЭФ/КЕК 15,9±1,6±2,8 14,1±0,6±1,3

ЬАМРР 31

ЭЭСХ 39,4 28,7 5,28 0,77

ЯЗСХ+КМЕ 15,7 11,0 1,55 0,37

мкбн/ср

Т0, ГэВ 0,50 0,59 0,75 1,12

ИТЭФ 80,2±4,3±8,0 42,6±4,0±4,3 28,6±3,8±2,9

ИТЭФ/КЕК 96,2±5,4±16,7 50,6±1,3±5,2

ББСХ 181 9 143,6 25,4 4,89

ЗвСХ+ШЕ 71,9 57,26 6,81 1,71

Часть II "Теоретическая интерпретация энергетической БСХ-аномалии" содержит теоретические расчеты и оценки энергетического поведения инклюзивных ВСХ-ссчспий выше 0,6 ГэВ в рамках расширенного БвСХ-механизма и других модельных подходов

В Главе 5 "Неупругие перерассеяния ВСХ в квантово-полевом подходе Грибова к адрон-ядерным процессам" кратко формулируется квантово-полевой формализм Грибова в применении к процессу двойной перезарядки пиона в механизме ЭвСХ

Рассмотрена наиболее общая диаграмма для ОСХ пиона на ядрах, показанная на рис 4 Интегрирование но продольным импульсам нуклонов р„ р[ (г = 1,2) переписывается в виде интеграла по = (р* + Р1 — р\)2 = (р'ж + р'2 — рг)2,

квадрату инвариантной массы промежуточной адронной системы, которое проводится, как обычно, в комплексной плоскости М]{ При определенных допущениях о свойствах амплитуд процесса эта диаграмма может быть сведена к сумме отдельных диаграмм полюсных вкладов от 7г° и т)° (упругое и квазиупругое персрассеянис, см рис 5, (а) и (Ь)) и вкладов от неупругих перерассеяний (Ш) с многопионными промежуточными состояниями (рис 5, (с)+ ) (

Исходными для дальнейших вычислений являлись формулы для аддитивных вкладов в ПСХ-сечение

где интегрирование ведется по квадрату массы промежуточного состояния Н Рассматривались квазиупругая и неупругие "поправки" Дя за счет учета различных состояний Н При этом предполагается отсутствие интерференции между разными

Рис 5 Диаграммы Я Я О Х м г ха н из м а двойной перезарядки пиона (с двумя последовательными перезарядками) (а) - упругое перерассеяние с промежуточным состоянием Н0 - 7Г°, (Ь) - квазиупругое перерассеяние (Н° - г/ ), (с)- неупругие перерассеяния (Н° ~ тг+г ), ;-

Сами поправки выражаются в виде отношений квадратов соответствующих полных сечений к квадрату полного сечения в обычном упругом ЗБСХ-механизме с 7г° в промежуточном состоянии

Для получения таким методом качественных оценок величин Дя использовались известные экспериментальные данные (см рис 6) по соответствующим полным сечениям Оказалось, что Д, мало, а самая важная поправка от промежуточного состояния 7г+7г_ уже при 0,7 ГэВ превосходит по величине 2, а при 1,1 ГэВ равна 6, учет отвечающих эксперименту ограничений по % мало изменил эти оценки

Рис 6 2о-зависимость полных сечений процессов я р —> Я°п (по литературным данным) Вертикальные штриховые прямые указывают энергии инклюзивных ОСХ-измерений ИТЭФ

Таким образом, первые грубые оценки подтвердили теоретические ожидания важности учета неупругих перерассеяний (ГО.) в области энергий ~ 1 ГэВ для правильного

понимания работы SSCX-мехапизма Полученный результат легко понять, если вспомнить, что вероятность DCX определяется, прежде всего, величиной амплитуды однократной перезарядки, которая может быть извлечена из полных сечений таких главных конкурирующих процессов, как ж~р —» пж° и п~р —> П7г+тг~ Рис 6 содержит информацию об энергетическом ходе такого типа реакций, которая указывает на факт доминирования выше « 0,75 ГэВ второю процесса

Глава 6 "DCX-аиомалия как следствие доминирования неупругих перерассеяний подход Грибова-Глаубера, в рамках модели однопионного обмена" посвящена детальным количественным расчетам относительной величины IR-вклада за счет промежуточных 27г-состояний в DCX-сечение на ядре 160

Исходной является формула типа (4) с пределами интегрирования, учитывающими условия эксперимента

/ M2(tmax) tm„ \

j J dM2 j dllmAÎZT"(M\t)\ (6)

\ 4 mi tmln(m2) j

На основании полученных в предыдущей главе оценок DCX-процесс при То 0,6 ГэВ определяется, в основном, двумя конкурирующими диаграммами - с промежуточными состояниями H — тг° и Я = 7Г7г Далее предполагается, что переход во второе из них можно описывать моделью однопионного обмена (OPE см рис 7)

В отличие от обычного 7Г~А-рассеяния (с диагональным переходом тг~ => в двойной перезарядке осуществляется недиагональный переход 7г_ => 7Г+ В этом случае, как видно из рис 7, диаграмме отвечает мнимая часть амплитуды 7г~7г+-рассеяния назад, а не мнимая часть для упругого тг~7г+-рассеяния вперед Различие между ними связано с интерференцией между 7г7г-состояниями с четными и нечетными угловыми моментами и можег быть учтено при использовании данных фазового анализа, на которых основаны все дальнейшие вычисления амплитуд и проверка соответствия ОРЕ-модели экспериментальным данным по реакции ж"р —» mг+7г_

Рис 7 Модель однопионного обмена процесс v р —» тттт (слева) и двойная перезарядка пиона на ядре с промежуточным 7Г7г-состоянием (справа)

Следующий раздел Главы 6 посвящен изложению результатов упомянутой проверки модели OPE Было получено полное согласие формы двух зависимостей а*°£(М2) - теоретической, полученной в модели OPE на основе данных фазового анализа 7г7г-рассеяния, и экспериментальной, выделенной из данных по угловым распределениям, измеренным в пузырьковой камере Экспериментальные зависимости полного сечения 7г => 27г от энергии определили кинематические области, в которых модель OPE согласуется с опытом для AT < 140 МэВ - это энергии выше 1 ГэВ Что касается зависимости она плохо воспроизводится в модели OPE (при малых М2)

для энергии То = 1,21 ГэВ, несколько лучше - для 1,45 ГэВ и вполне удовлетворительно для 2,12 и 3,86 ГэВ, где она определяется р- и /2-резонапсами

Итог сравнения ОРЕ с опытом таков, что имеется хорошее согласие для ббльших энергий, а для меньших - только в той области изменения I, которая соответствует экспериментальным ограничениям по ДТ Однако при То < 1,5 ГэВ теория дает сильно заниженные оценки, так что в дальнейших ИСХ-вычислениях нами используются в этой области данные по амплитудам, основанные на эксперименте Для ббльших энергий был выполнен детальный ОРЕ-расчет для реальных и мнимых частей инвариантной амплитуды А^{М2,г) для рассеяния вперед (г = 1) и назад (г = -1) в интервале М2 от 0 до 3,2 ГэВ2 (т е величины М2\тах для наибольшей энергии используемых экспериментальных данных) Результаты расчета показаны на рис 8, из которого следует, что ИеАж+ж-(М2,г = — 1) осциллирует, но не мала по сравнению с 1тАжЛк-(М2, г = —1), поэтому ее вклад должен быть учтен при энергиях ~ 1 ГэВ Это значит, что интегралом от - (М2, г = -1) нельзя пренебречь, то

же справедливо для интеграла по большому полукругу в комплексной плоскости М2 Амплитуда назад оказывается отличной оа амплитуды вперед для различных интервалов

M2, GeV*

Рис 8 Инвариантные амплитуды 7Г+7Г -рассеяния, вычисленные в рамках модели ОРЕ

инклюзивпого БСХ-сечения на ядре 160, которое бралось в виде суммы вкладов двух

промежуточных состоянии, 7г° и 27г

(«¿сосх/йП)^!«)) = {<1о-Ъы/<Ю,)щт + (<1сгы;Х/(1П}щ1щ (7)

Первый вклад, {(15^сх/(1й)щио}> вычислялся в каскадной МС-модели согласно БЭСХ-механизму и с учетом ферми-движения и эффектов поглощения Вычисление Ш-эффекта с 7Г7г-состояниями, (с1ст5дХ/с1П)80(14о), нормированного на вклад от 7г° в точке Т0 = 0,6 ГэВ при ДТ = 140 МэВ, выполнялось в двух вариантах (из показанных на рис 9 четырех вариантов (А)-(Г)) (А) согласно (6), (Г) с учетом как мнимой, так и действительной части амплитуды АП7,(М2, г = —1) Вариант (А) рассматривался при Т0 < 1 ГэВ в качестве верхней границы вклада неупругих перерассеяний в ПСХ-сечение, вариант (Г) - как нижняя его граница а о всем рассмотренном интервале энергий Напомним, что эта верхняя граница описывается, как сказано выше, на основе данных эксперимента

T„, GeV

Рис 9 Сечение {dj^^/dQ)^, вычисленное с использованием (А) 1тЛ(0) - по формуле (6) (светлые треугольники - верхняя кривая), (Б) Im/t(z — -1) (черные квадратики), (В) Re./4(2 = —1) (светлые кружочки), (Г) как Re/l(z = —1), так и 1ш(г — —1) (черные треугольники ~ сплошная кривая)

при малых энергиях и поэтому включает возможный вклад 7Г7г-рождения в прямом канале реакции п~р —» тгжп, который не учитывается моделью OPE Заключение о нижней границе связано с тем фактом, что в модели ОРБ имеется существенная разница между интегралами от амплитуд A„r(M2,z) вперед и назад, определяющими зависимость da™cx/dQ от энергии При малых энергиях, где доминирует 7Г7Г-рождение в s-волне, эта разница переоценивается моделью, особенно при Т0 < 1 ГэВ, о чем свидетельствует эксперимент, указывающий на гораздо большее s-волновое рождение, чем предсказывается Следовательно, вклады от амплитуд вперед и назад, равные в s-волне, должны, согласно опыту, отличаться меньше, чем в модели OPE Наличие неучтенного моделью вклада, например от прямого рождения барионных резонансов, означает, что второй вариант действительно соответствует оценке IR-эффекта снизу С увеличением энергии DCX-сечение должно приближаться к этой границе, поскольку надежность ОРЕ-оценок возрастает На рис 10, помимо приведенного выше на рис 2 экспериментального хода сечения для интервала 0 < ДТ < 140 МэВ, преде, таил сны результаты расчета сечения (d0DCx/dn)HO 0

1) без учета IR-эффекта - сплошная кривая (i е (dgd'flX)i40 = C^ds?" )i4o)i

2) по формуле (7) с учетом IR-эффекта в варианте (А) - точечная кривая, т е верхняя граница сечения,

3) по формуле (7) с учетом IR-эффекта в варианте (Г) - штриховая кривая, т е нижняя граница сечения

Представленные выше материалы свидетельствуют, что изучение процессов -к^ + А — » "/ото + X ПРИ энергиях выше 1 ГэВ открывает совершенно новую область исследований, которая дает возможность наблюдать эффект неупругих перерассеяний в практически чистом виде, т к в кинематике AT < m„ он регистрируется на опыте в условиях отсутствия фона от других наиболее вероятных адронных процессов Здесь следует отметить связь IR с ^^-корреляциями Вклад таких корреляций, который, однако, не проявляется в явной форме, присутствует во всех DCX-моделях Так например,

Рис 10 Сечение реакции 7Г "+А ■

02 04 0508 1 4

T.(GeV)

» Kjotv, + X, проинте!рированное по ДТ от 0 до 140 МэВ

в SSCX-механизме с включением IR представлены как дальние, так и ближние NN-корреляции Основываясь на необходимости учета в таком подходе обеих частей амплитуд DCX (мнимых и действительных) при интегрировании по М2 (см (4)) и на факте существенности области M2 ~ М2\тах, можно заключить, что средние эффекшвные NN-расстояния относительно малы d ~ 1/\/2гп^ШГ « 0,56 Фм (При малых d эффект поглощепия в промежуточных ятт-состояниях, по-видимому, также мал) Участвующие в DCX нуклоны оказываются, таким образом, тесно скоррелированными, их можно поэтому считать единой шестикварковой системой

Глава 7 "Альтернативные подходы к объяснению DCX-аномалии" содержит анализ возможностей объяснения наблюденной энергетической аномалии в рамках известных альтернативных моделей DCX Первый раздел посвящен рассмотрению DCX-процессов в модели с обменными мезонными токами (МЕС) Опубликованные оценки DCX-сечений при высоких энергиях основаны на расчете сечения DIAS-перехода 180(зг7r-)18N в глауберовском подходе к многократному рассеянию Оказалось, что МЕС-механизм дал почти независящий от энергии вклад в сечение на уровне 0,1 мкбн/ср, что при 0,5 ГэВ составляет ~ 1% от вклада стандартного SSCX-механизма и только при 1 ГэВ сравнивается с ним по порядку величины без учета IR Амплитуда -рассеяния (МЕС-диаграмма (а) рис 11) дает малый вклад в DCX, в то время как амплитуда перехода ж~рр —» ж+пп в ОРЕ-модели, вычисленная в главе 6, не мала Основное различие этих двух подходов к учету 7Г7г-взаимодсйствия заключается в том,

р п р п

—&—I—&— ——

ф я* ТТ" \ 7Г+

I

-&-!-Е>—

(о)

(Ь)

Рис 11 Двойная перезарядка пиона в модели мезонных обменных токов

что в модели OPE амплитуда процесса рассматривается как функция М2 и по этой переменной производится интегрирование, а в модели МЕС амплитуда 7г~7г+-рассеяния

аппроксимируется точечным взаимодействием, взятым на пороге (M = 2m„) Согласно теоремам о мягких пионах, эта амплитуда мала, в то же время в главе 6 учитывается как действительная, так и мнимая части амплитуды тт~тт+ в областях М2, где они не малы Кроме того, известно, что включение диаграммы (Ь) на рис 11 приводит к уменьшению суммарного вклада

Помимо механизмов SSCX и МЕС, возможны альтернативные подходы к описанию DCX на основе участия виртуальных барионных резонансов Можно условно выделить три варианта таких моделей, отличающихся способом передачи двойною заряда пиону и двойного заряда нуклонам ядра Ниже эти варианты представлены на примере использования Д-резонанса в качестве переносчика заряда, верхние строки трех показанных схем отвечают DCX-реакциям в пучке 7Г+, нижние - в пучке 7г"

(1) 7Г+П —* ж ~р —> Д++7Г", Д+ +п —> рр Д~7Г+, Д-р —» пп меа анизм Далъкарова- Шапиро с "треугольной" диаграммой

(2) 7Г+П —+ 7Г ~р —♦ Д+, Д frï —> Дир , Ди Д°, д°р Д+п , Д+ —♦ рж~ П7Г+

(3) ж+п —> ТТ~Р —» Д+, Д+п—> ррж~ Д°, Д°р —» ПП7Г+

Кинематика моделей с участием нуклонных резонансов не способствует эффективному попаданию вылетающих 7Г± в высокоэнергетическую часть их спектра Кроме того, как известно из имеющихся экспериментальных данных, амплитуды реакций первых этапов приведенных выше вариантов начинают резко уменьшаться выше 0,6 ГэВ Оба эти факта не обеспечивают возможности конкуренции таких механизмов с неупругими перерассеяниями Представленные аргументы можно также отнести к модели с двойной перезарядкой на Д-изобарах, виртуально присутствующих в виде примеси в начальной волновой функции ядра (механизм Морриса)

В последнем разделе Главы 7 кратко изложены сведения о моделях с ближними NЫ-корреляциями Кварковым степеням свободы в ядрах посвящено большое количество теоретических работ Однако для БСХ конкретные расчеты в рамках такого подхода, сформулированного Миллером, были выполнены при энергиях до 0,55 ГэВ и оказались неконструктивными Процессы БСХ описывались как реакции с поглощением и испусканием пиона двумя нуклонами, которые рассматриваются в модели шсстикваркового "мешка" Попыток модификации кваркового рассмотрения и распространения его на область высоких энерг ий предпринято не было

Итог представленного в Главах 5 — 7 теоретического анализа таков известные БСХ-механизмы, включая стандартный механизм ЭЭСХ (связанный с двухэтапным превращением 1гт => 7г° тг^), не описывают обнаруженное аномально медленное падение инклюзивного ОСХ-сечения с энергией

Отсутствие на опыте резкого падения БСХ-сечения, ожидаемого в рамках БвСХ-механизма с реальным или виргуальным 7г° в промежуточном состоянии, можег быть об ьяснено появлением при увеличении начальной энергии нового открытого БСХ-канала С двухпионными промежуточными СОСТОЯНИЯМИ (тгТ =ф- 7Г+7Г~ + 7Г°7Г° => л^) В кваптово-полевом формализме Грибова возрастание роли неупругих перерассеяний с ростом энергии еще в 60-е годы рассматривалось как важное явление в общей картине адрон-ядерпых взаимодействий Проявление этого эффекта в процессах рассеяния вперед ожидалось при энергиях выше ~ 5 ГэВ Специфика двойной перезарядки пиона состоит в том, что без перерассеяния этот процесс невозможен Вклад упругого перерассеяния падает с энергией, в связи с чем неупругие перерассеяния проявляются значительно раньше - в области энергий ~ 1 ГэВ

Материалы Части III "Измерение сечений процессов жт + А —> п'\^ + (7гт + X') экранирование нуклонов и радиусы их распределений в ядрах" представлены в Главах 8 и 9, содержание которых объединено единой методикой получения и интерпретации экспериментальных данных по спектрам вылетающих вперед пионов в процессах (1) Все дифференциальные сечения измерены при начальном импульсе 2,6 ГэВ/с в кинематическом интервале SCR, который выделяет среди зарегистрированных событий этих процессов взаимодействия только с прогонами или нейтронами в зависимости от знака заряда первичного пиона Поэтому реакции (1) при > (тпн + т.г)2 являются процессами более узкого типа,

т^А-я^+ (**+*') (8)

Величины указанных сечений использованы затем для определения радиусов распределений протонов/нейтронов в ядрах на основе формул глауберовского типа В Главе 8 "Определение среднеквадратичных размеров дейтрона и других ядер по измерениям экранирования протонов" даны результаты измерений на протонном синхротроне У-10 спектров 7rt 1ц в 7г~-пучке на дейтроне (и протоне) и на ядрах 6Li и 7Li Данные по d (и р) (на рис 12 представлена разность соответствующих сечений и показан интервал SCR) дали возможность определить значения поправки на экранирование протона в дейтроне и глауберовского параметра дейтрона 6Р = 0,154 ±0,016, {r-2)d = 0,32 ±0,04 Фм~2

"р

о.зо ого 0,1 о о

-ow -о, го -озо -о,чо

1

1,3 /, #1, ГзВ

^fk in' *

•»1*1

¡1

Рис 12 A/J-зависимого, поправки Sp, штриховой линией показан интервал между порогами реакций

7Г~Р ТГ+Х- И 7Г~П —» IT+X

Кроме того, из теоретических формул для бр и <5„ и из известных экспериментальных данных удается найти с хорошей точностью величину 6„ ~ 5Р и, используя ее, определить зависимость от сечения реакции 7г~п —> тт+Х на свободном нейтроне в области — + 2тл)2, сечение на нейтроне оказалось приблизительно вдвое меньшим, чем на протоне Количественный результат, относящийся к изотопам 6'7Li, - оценка (г2) для этих ядер на основе расчета величин <Pa/dQdMx для реакции (1) в интервале SCR в глауберовском подходе Сопоставления этих расчетов с измеренными сечениями дали оценки значения осцилляторного параметра ао, который в модели независимых частиц характеризует распределение нуклонов в этих ядрах Поскольку параметр а0 непосредственно связан со среднеквадратичным радиусом ядра ((г2) = о2(5/2 — 4/71)), итогом работы были следующие результаты, хорошо согласующиеся с измерениями (г2) другими методами

da/dQ|«Ll = (0,634 ± 0,009) мбарн/стерад, у/{г2)*ь, = 2,46 ± 0,03 Фм, dcr/dn|7Ll = (0,564 ± 0,008) мбарн/стерад, y/(r2)yu = 2,41 ±0,03 Фм

В Главе 9 "Определение протонных и нейтронных радиусов ядер по реакциям ■л-т+А—* Кусти, + (тт + X') и другими методами" продолжено изложение сведений по

измерениям дифференциальных сечений этих реакций в интервале SCR по переменной Мх для более тяжелых ядер Используется чувствительность результирующих сечений к значениям среднеквадратичных радиусов распределений как протопов, так и нейтронов в ядре ввиду сильного поглощения пионов в ядерном веществе относительный вклад периферии более тяжелых ядер в сечения значителен Поэтому величины сечений эффективно характеризуют (г2) для распределений протонов/нейтронов, одновременное (в одном опыте) измерение сечений на пучке it~/it+ дает основу для надежной теоретической оценки отношения {г2)Р/(г2)п, в значительной мере лишенную ошибок эксперимента и теоретическою расчета связи сечения с {г2)

Результат измерения Л/|-зависимосги дифференциальных сечений (Ра(ж+)/<1ШМх и d2o (n"~)/dildMjr на С и Bi соответственно в тг+- и 7г~-пучках состоит в следующем Для легкого изоскалярного ядра 12С величины сечений в этих пучках приблизительно одинаковы, а интегралы от ник, /+ и по измеренному интервалу 1,2 ГэВ2 < Мх <1,7 ГэВ2, в пределах статистических ошибок почти не отличаются Для ^Bi характерной является величина отношения 1+ к /_, соответствующая той области, в которой процесс идет, соответственно, только на нейтронах или на протонах

•w- |(1,0ГэВ2<М^<1,5ГэВ2) = 1,33 ±0,04 Отношение чисел нейтронов и прогонов в ядре 209Bi (N/Z ~ 1,5) превышает эту величину, что может быть связано с неучтенными эффектами ферми-движения и кулоновского взаимодействия, которые "размывают" спектры в области, сравнимой по величине с шириной интервала, в котором I+/I- измеряется Поэтому интерпретация величины этого отношения в терминах нуклонных радиусов нуждается в тщательном теоретическом анализе, обычно осуществляемом и в других методиках извлечения размеров ядер из сечений адрон-ядерных взаимодействий

В конце Главы 9 содержится краткий обзор методов определения (г~2) и (г2 п) ядер и рассматриваются специфика и преимущества примененного в представленных выше работах нового метода, в котором измеряемые спектры обусловлены взаимодействиями только с протонами или нейтронами экспонируемых ядер

Основные результаты диссертации

В диссертации представлены исследования при высоких энергиях процессов

тт* + А тг^, + X

в двух разных кинематических областях, в которых работают различные механизмы и измеряются сечения, соответственно, для реакции двойной перезарядки пиона (DCX),

п'+А-^х/^ + Х , (DCX),

и реакций рождения дополнительного пиона только па протонах или на нейтронах ядра,

+А+ (**+*') (SCR)

1 Впервые предложен и использован метод измерения DCX-ссчений в инклюзивных реакциях при высокой энергии, позволяющий выделить область, где следует изучать действие основного SSCX-механизма двух последовательных одпократных перезарядок пиона на двух однотипных нуклонах ядра

2 На трехметровом спектрометре ИТЭФ впервые измерены спектры 7Г+-мезонов, вылетающих вперед ((в) ~ 5°) из реакции (OCX) на ядрах от 6Li, до Bi при следующих значениях начальных импульсов (кинетических энергий) и разницы

AT энергий начального и конечного пионов

(i) для 6Li, 71л и 160 при 0,72 ГэВ/с (0,59 ГэВ), ДТ = 0 - 250 МэВ (и отдельно для "Li, 7Li, 12С, 160, Al, Cu, In, Та и Bi при ДТ = 0 - 150 МэВ), (и) для 6Li, 7Li, 12С и 160 при 0,89 ГэВ/с (0,75 ГэВ), ДТ = 0 - 150 МэВ, (ш) для 6Li, 7Li, 12С и 1ьО при 1,25 ГэВ/с (1,1 ГэВ), ДГ= 0 - 150 МэВ

3 Впервые получена зависимость сечений реакции (DCX) от атомного номера при 0,59 ГэВ Эта зависимость хорошо описывается законом Аа при величине а = 0,68 ± 0,04, близкой к 2/3

4 Обнаружено аномальное энергетическое поведение сечений реакции (OCX) в диапазоне 0,59 - 1,1 ГэВ на 6Li, 7Li, 12С и 160 измеренные сечения уменьшаются с энергией относительно медленно и превышаюг расчетные в стандартном SSCX-механизме по крайней мере в 2-5 раз при 0,75 - 1,1 ГэВ

В эксперименте на SKS (КЕК) измерены такие же как в п (2 ) спектры на 160 при 0,62 ГэВ/с (0,5 ГэВ), ДТ = 0 - 165 МэВ, и при 0,89 ГэВ/с (0,75 ГэВ), ДГ = 0 -300 МэВ) Полученные на основе этих спектров значения сечений подтверждают заключение о наличии DCX-аномалии

5 В рамках МС-программы каскадного типа для SSCX-механизма с дополнительным учетом влияния внутриядерной среды впервые выполнены расчеты ДТ-спекгров и энергетического хода инклюзивного DCX-сечения на 1бО для энергий 0,4 - 2 ГэВ, а также Л-зависимости DCX-сечения при 0,59 ГэВ

6 Впервые в рамках формализма Грибова для описания инклюзивных адрон-ядерных процессов обнаружен преобладающий вклад нового DCX-механизма с учетом неупругих перерассеяний (IR) и связь ГО, с короткодействующими NN-корреляциями В рамках модели OPE для DCX и подходе Грибова-Глаубера впервые выполнен расчет коридора энергетического хода инклюзивного DCX-сечения на 160 до энергии 4 ГэВ на основе SSCX-механизма с включением эффекта IR и получено заключение о возможности объяснения DCX-аномалии

7 Обоснована возможность при энертях ~ 1 ГэВ и выше прямого исследования эффектов неупругих перерассеяний пиона на нуклонах в ядерной материи на базе использования уникальных свойств инклюзивных DCX-процессов, в которых эти эффекты доминируют

8 В 7Г~-пучке протонного синхротрона У-10 с импульсом 2,6 ГэВ/с на водороде и дейтерии измерены спектры вылетающих вперед 7Г+ для реакции (SCR) с рождением дополнительного пиона Из найденного значения поправки на экранирование протона определена величина глауберовского параметра дейтрона (г_2)й = 0, 32 ± 0,04 Фм-2, согласующаяся с известными данными, полученными другими методами Впервые с учетом экранирования нейтрона протоном в дейтроне получены сведения о М£-спектре процесса ж~ + п —» тг+ + X

па свободном нейтроне и его сечении в области M]¿ > (ты + 2тж)2 Впервые серия измерений была осуществлена на двух литиевых мишенях, содержащих eLi и 7Li На основе описания ядер в модели независимых частиц были получены rms-радиусы этих изотопов, хорошо согласующиеся с известными по литературе

9 В попеременно используемых 7г+- и 7г~-пучках при 2,6 ГэВ/с были впервые измерены Aí^-зависимости дифференциальных сечений cPa(ir+)/dfldMx и с12о(ж~~)/<ЖЫМ\ и интегралы от них, и на ядрах С и Bi Определение /+//- в одном опыте на пучках 7г+/7г- (при введении поправок на эффекты ферми-движения и на кулоновское взаимодействие) позволят развить независимый способ определения отношения (г2)„/(г2)р, в значительной мере лишенный ошибок эксперимента и теоретического расчета связи сечения с (г2)

Список работ, включенных в диссертацию

[1] В М Abramov, ,А В Kaidalov, А Р Krutenko\a, V V Kulikov, ,L Alvarez-Ruso, M J Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on 160 at 0 6-1 1 GeV Nucí Phys , A723 (2003) 389, nucl-ex/0211016

[2] В M Абрамов, ,M X Висеите-Вакас, ,A П Крутенкова, В В Куликов и др Инклюзивная двойная перезарядка тг~-мезонов на ядре 160 при энершях 600 и 750 МэВ ЯФ, 59 (1996) 399

[3] А П Крутенкова, О Хашимото, ТВатанабе, X Ноу ми, П К Саха ДАбе, А Б Кайдалов, В В Куликов и др Измерение инклюзивной двойной перезарядки пиона на 160 при Т0 >0 5 ГэВ на спектрометре SKS в КЕК ЯФ, 68 (2005) 495

[4] А Р Krutenkova, Т Watanabe, D Abe, Y Fujii, O Hashimoto, V V Kulikov et al Inclusive pion double charge exchange on 160 above the A lesonance Phys Rev , C72 (2005) 037602, nucl-ex/0502017

[5] Б M Абрамов, Л Альварец-Русо, , M X Висенге-Вакас, , А П Крутенкова, В В Куликов и др Спектры быстрых 7г+-мезонов из реакции ж "А —> ti+ + X на ядрах кислорода и лития при 0 59 ГэВ ЯФ, 65 (2002) 253

[6] Б М Абрамов, Л Альварец-Русо, , М X Висенте-Вакас, , А П Крутенкова, В В Куликов и др Л-зависимость инклюзивной двойной перезарядки пиона ЯФ, 68 (2005) 1336

[7] А В Kaidalov and А Р Krutenkova Pion double charge exchange on nuclei and inelastic rescatterings Yad Fiz , 60 (1997) 1334

[8] А В Kaidalov and A P Krutenkova Implications of inelastic rescattering for pion double charge exchange on nuclei J Phys , G27 (2001) 893

[9] В M Abramo\, I A Dukhovskoy, V S Fedorets, V V Kishkurno, L A Kondratyuk, A P Krutenkova, V V Kulikov et al Measurement of the proton screening correction in a dcutcron for reactions тг" + p(d) -* ж+ + X Nucí Phys , B157 (1979) 189

[10] Б M Абрамов, И А Духовской, В В Кишкурно, Л А Кондратюк, А П Крутенкова, В В Куликов и др Сечение процессов 7Г~р —» ty+X~ ir~d —> тг+Х~ и поправка на экранирование протона Труды IV Конференции молодых ученых ЕрФИ (Нор-Амберд, 1979), Ереван, 1980, стр 52-57

[11] Б М Абрамов, И А Духовской, В В Кишкурно, Л А Кондратюк, А П Крутенкова, В В Куликов и др Об эффекте экранирования протона в дейтроне в реакции двойной перезарядки тГ'-мезона ЯФ, 33 (1981) 733

[12] Б М Абрамов, И А Духовской, В В Кишкурно, Л А Кондратюк, А П Крутенкова, В В Куликов, М А Мацюк, П А Мурат и др Об определении (г2) ядер изотопов лития и-> данных по реакциям e,7Li(7T_,7r+)-X' Научно-технич сб "Проблемы ядерной физики и космических лучей" (Харьков, 1987, № 27), стр 53-57

[13] В М Abramov, , А Р Krutenkova, V V Kulikov, , М J Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on oxygen-16 at intermediate energies Intern Conf on Mesons and Nuclei at Intermediate Energies (Dubna, May 1994), World Sci , 1995, p 516-519

[14] В М Abramov, I A Dukhovskoy, V S Fedorets, , A P Krutenkova, et al Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above 500 MeV XII Intern Seminar on High Energy Physics Problems (ISHEPP XII, Dubna, 1994), Relatmstic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics, Dubna, 1997, Vol I, p 305-308

[15] А В Kaidalov and A P Krutenkova Inelastic Glauber rescattenngs and pion double charge exchange on nuclei XIII Intern Seminar on High Energy Physics Problems (ISHEPP XIII, Dubna, 1996), Relativista Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics, Dubna, 1998, Vol II, p 53-57

[16] В M Abramov, , A P Krutenkova, V V Kulikov, , M J Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above 0 5 GeV Mesons and Light Nuclei (Straz pod Ralskem, Czech Republic, 1995), Few-Body Systems Suppl, 9 (1995) 237-240

[17] В M Abramov, L Alvarez-Ruso, , А В Kaidalov, A P Krutenkova, V V Kulikov,

M J Vicente Vacas The ITEP study of inclusive pion double charge exchange experiment and interpretation Mesons and Light Nuclei (8th Conf , Prague, 2-6 July 2001), AIP Conf Proc , Melville, N Y , 603(2001) 515-518

[18] В M Abramov, , A P Krutenkova, V V Kulikov, , M J Vicente Vacas An anomaly in inclusive pion double charge exchange on lsO at about 1 GeV "Meson 96" Workshop (Cracow, 1996), Acta Phys Polon , B27 (1996) 3051-3054

[19] А В Kaidalov and A P Krutenkova Pion double charge exchange on nucleus and the two-pion intermedíate states 6th Conf on Intersections of Particle and Nuclear Phys , CIPANP 97 (Big Sky, MT, USA, 27 May - 2 Jun 1997) AIP Conf Proc , Woodbury, N Y , 412 (1997) 720-721

[20] A P Krutenkova (for the SKS/KEK-ITEP Collaboration) Does inclusive pion DCX drop rapidly above 0 5 GeV ? XVII Particles and Nuclei Intern Conf (PANIC 05, Santa Fe, USA, 2005), Melville, New York, 2006, p 516-518

[21] В M Abramov, , A P Krutenkova, V V Kulikov, , M J Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei near 1 GeV Intern conf on Physics with GeV-Particle Beams (Tuelich, Germany, 1994), World Sci, 1995, p 447-451

[22] В M Abramov, S A Bulychjov, I A Dukhovskoy, , A P Krutenkova, et al Inclusive pion double charge exchange on Oxygen-16 at 590 и 750 MeV Proc 23rd INS Int 1 Symposium on Nuclear and Particle Physics with Meson Beams in the 1-GeV/c Region Tokyo, Japan, 15-18 Mar 1995 Nuclear and Particle Physics with Meson Beams m the 1-GeV Region (INS, Tokyo, Japan, 1995) Umv Academy Press Tokyo, Japan, 1995, p 343-344

[23] В M Abramov, , A P Krutenkova, V V Kulikov, , M J Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above the delta resonance region (PANIC-96, Williamsburg, USA, 1996) World Sci, 1996, p 317-318

[24] V V Kulikov et al (for 3m magnet spectrometer group) Measurement of inclusive DCX and d' search at ITEP 7th Intern Symp on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleón (Vancouver, В С , Canada, 1997), -kN Newsletter, No 13 (1997) 259-262

[25J И А Духовской, В В Кишкурно, А П Крутенкова, В В Куликов, , И А Радкевич, В В Соколовский и др 3-х метровый магнитный спектрометр ПТЭ, 1974 (депонировано в ВИНИТИ №897-74 Деп ) 1-29

[26] B M Abramov, I A Dukhovskoy, V V Kishkurno, A P Krutenkova, V V Kulikov, M A Matsyuk et al Energy dependence of backward 7r~d elastic scattering m the 1-2 GeV region Nucl Phys,, A372 (1981) 301-316

Подписано к печати 04 06 07 г Формат 60x90 1/16

Уел печ л 1,75 Уч-изд л 1,12 Тираж 100 экз Заказ 530

Отпечатано в ИТЭФ, 117218, Москва, Б. Черемушкинская, 25

Введение

0.1 Теоретические основы диссертации.

0.2 Методические и экспериментальные основы диссертации 11 0.3 Сведения о диссертации: краткое представление работ

Часть I. Экспериментальные исследования инклюзивной двойной перезарядки пиона на ядрах при энергиях 0,5 — 1,1 ГэВ

1 Глава 1. Процесс двойной перезарядки пиона (DCX) на ядрах: краткий обзор

2 Глава 2. DCX-эксперимент на трехметровом магнитном спектрометре ИТЭФ

3 Глава 3. DCX-эксперимент на каонном магнитном спектрометре SKS (КЕК)

4 Глава 4. Спектры пионов в DCX-экспериментах ИТЭФ и ИТЭФ/КЕК: Л-зависимость сечения и аномалия в энергетической зависимости DCX-сечений

Часть II. Теоретическая интерпретация энергетической DCX-аномалии

5 Глава 5. Неупругие перерассеяния: DCX в квантово-полевом подходе Грибова к адрон-ядерным процессам

6 Глава 6. DCX-аномалия как следствие доминирования неупругих перерассеяний: подход Глаубера—Грибова в рамках модели однопионного обмена

7 Глава 7. Альтернативные подходы к объяснению DCX-аномалии ill

Часть III. Измерение сечений процессов ^ —> 7Tforw + (7ГТ + л'): экранирование нук.г и радиусы их распределений в ядрах

8 Глава 8. Определение среднеквадратичных размеров дейтрона и других ядер по измерениям экранирования протонов

9 Глава 9. Определение протонных и нейтронных радиусов ядер по реакциям -Ь А —> Trforw + (7гт + X') и другими методами

0.1 Теоретические основы диссертации. 4

0.1.1 Нерелятивистская теория Глаубера и квантово-полевой формализм Грибова

Упругие перерассеяния пиона на нуклонах в ядре. 4

0.1.2 Неупругие перерассеяния в квантово-полевом формализме Грибова.7

0.1.3 Приложения I и II.9

0.2 Методические и экспериментальные основы диссертации. 11

0.2.1 Методические основы диссертации .12

0.2.2 Универсальный трехметровый спектрометр ИТЭФ.15

0.2.3. Сверхпроводящий каонный спектрометр SKS (КЕК).17

0.3 Сведения о диссертации: краткое представление работ.19

0.3.1 Взаимодействия релятивистских пионов с ядрами: цели диссертации .19

0.3.2 Содержание диссертации: основные проблемы.22

0.3.3 Краткое представление работ диссертации.26

0.1 Теоретические основы диссертации

Экспериментальное и теоретическое изучение двойной перезарядки пионов на ядрах при высоких энергиях является одной из важных задач релятивистской физики адрон-ядерных соударений. Интерес к процессам двойной перезарядки связан с возможностью исследования в них механизмов взаимодействия налетающей частицы с двумя нуклонами ядра на основе известной информации о свойствах элементарных актов пион-нуклонных столкновений. Рассматриваемые реакции характеризуются, прежде всего, тем, что энергии начальных частиц намного превосходят энергии ядерных нуклонов, а передаваемый последним импульс, как правило, мал. Кроме того, в них участвуют, в основном, только один (два) нуклона ядра; остальные нуклоны играют пассивную роль наблюдателей ("спектаторов").

Такой картине отвечает квантовомеханическая теория дифракции, развитая Глаубером для объяснения полных адрон-ядерных сечений [1] на примере ^-взаимодействия. Этот теоретический подход был затем применен для описания характеристик упругого рассеяния, а также реакций перезарядки и рождения пионов (см., например, [2]). Поэтому и рассмотрение процессов двойной перезарядки пионов в диссертации основывается на глауберовской теории и на её квантово-полевом обобщении, сделанном Грибовым [3].

0.1.1 Нерелятивистская теория Глаубера и квантово-полевой формализм Грибова. Упругие перерассеяния пиона на нуклонах в ядре

Рассмотрим более подробно известные теоретические подходы, которые используются в диссертации для изучения пион-ядерных процессов. Их объединяет единая теоретическая схема, а именно - описание взаимодействий адронов с ядрами с учетом упругого и неупругого перерассеяний налетающего адрона на отдельных нуклонах.

Как известно, наглядным проявлением упругого перерассеяния на двух нуклонах дейтрона в случае полного сечения 7гй-взаимодействия является эффект экранирования, который выражается присутствием в известной формуле Глаубера [1]

0.1) третьего члена (с отрицательным знаком); здесь г - расстояние между нейтроном и протоном. Формула (0.1) является приближенной: при ее получении предполагалось, во-первых, что при высоких энергиях взаимодействия налетающего пиона с нейтроном и протоном определяются расстояниями, намного меньшими размеров дейтрона, т. е. что вероятность перекрытия областей взаимодействия достаточно мала. При этом для третьего члена в (0.1), т. е. "дефекта" сечения, с помощью оптической теоремы получается соотношение

Так как мнимые части амплитуд рассеяния вперед /(0) положительны и при росте энергии имеют тенденцию превышать реальные части, учет этого члена будет уменьшать сечение. Эта ситуация отвечает наглядной картине экранирования, когда при высоких энергиях возможно рождение новых частиц и нуклоны в дейтроне могут попадать в тень друг друга. Такие абсорптивные процессы являются некогерентными и сопровождаются упругим дифракционным рассеянием. Если, во-вторых, допустить, что взаимодействие имеет чисто абсорптивный характер, то для дефекта сечения получится приближенное равенство бс^ = (1/4к)апар(г'2)а, которое приводит к формуле Глаубера (0.1). Однако при более низких энергиях, где абсорбция отсутствует (ниже порога рождения частиц) мнимые части амплитуд в (0.2) могут не доминировать, так что знак эффекта изменится на противоположный и полное сечение на дейтроне будет превышать сумму сечений на свободных нейтроне и протоне.

Общей целью работы Франко и Глаубера [5] было явное вычисление дифференциальных сечений для упругого рассеяния и углового распределения для неупругого рассеяния с учетом и других вкладов в дефект сечения, помимо экранирования, которые обусловлены взаимодействиями с обоими нуклонами в дейтроне - рассеянием на протоне и на нейтроне и рассеянием на одном из них с последующей абсорбцией на другом, а также с интерференцией одно- и двухнуклонных

1Резюме этой работы Глаубера представлено ниже в разделе 0.1.3. Изложение картины взаимодействия частиц высокой энергии с дейтроном дано в обзоре В.М.Колыбасова и М.С.Маринова [4], в котором представлены как сопоставление теоретических предсказаний с данными эксперимента, так и краткий обзор глауберовской теории.

Sad ос -Re [/n(0)/p(0)](r"2 )d.

0.2) амплитуд. Полученные при этом выражения содержат в явной форме интегрирование по передаваемому дейтрону импульсу к (в перпендикулярной начальному импульсу плоскости) от зарядового форм-фактора дейтрона д и произведение упругих амплитуд на протоне и нейтроне, включая все эффекты, связанные с одновременным присутствием двух нуклонов. Из найденного для поправки к полному сечению иа дейтроне соотношения

5ad ex - J 0(k)[lmJn(k)lmfp(-k)-Refn(k)Refp(-k)}d^k (0.3) действительно видно, что 8a,j уменьшает сечение, когда амплитуды рассеяния вперед являются, в основном, мнимыми. Однако при малых энергиях, когда их реальные части относительно велики, может увеличивать сечение.

В квантово-полевом описании адрон-ядерных процессов, развитом Грибовым на примере 7гс?-рассеяния [3] 2, выражение, содержащее амплитуды jn и fp на массовой поверхности, следует из соотношения типа (0.3) при равном нулю 4-импульсе, передаваемом нуклону, и при предположении, что характерными для £>(к) являются импульсы к2 ~ 1 /R2, где R - радиус дейтрона. Тогда с использованием оптической теоремы и соотношения

2{r~2)d = J dk2e(4k2) (0.4) из найденного выражения

6od = 2 J dk2g{±k2)~^ (0.5) получается формула Глаубера (0.1).

Основное содержание замечаний указанной работы Грибова по поводу глауберовской теории связано с нерелятивистским характером обоснования Глаубером формулы (0.1) и посвящено изучению условий применимости нерелятивистской теории к взаимодействиям адронов с ядром. Прежде всего, неоправданным даже при малых энергиях оказывается предположение о существенности k2 ~ 1/R2: из-за медленности убывания д(4к2) при 1/Я2 < к2 < то2 в интеграле в (0.3) существенны к2 ~ т2. По этой причине даже при малых начальных импульсах |р| <С Rm2 формула Глаубера (0.1) оказывается полуколичественной. Кроме того, как показано Грибовым, сечение daN/dk2 в (0.5), получающееся в глауберовском подходе из (0.3), помимо упругого рассеяния должно учитывать и неупругие процессы 3. Поэтому справедливость предположений,

2Более детально грибовская картина представлена в подробном Введении в его работе [3]; см. также ниже Приложение II в разделе 0.1.3, где приведен текст резюме этой работы.

3Вывод этого утверждения предполагал справедливость теоремы Померанчука и достаточность учета обмена вакуумным полюсом в t-канале. сделанных выше при получении формулы (0.5), и ее точность определяются величиной реальной части амплитуд неупругих перерассеяний.

Представим теперь интересующие нас инклюзивные 7гй-процессы на языке фейнмановских диаграмм. Вклад взаимодействия с протоном и нейтроном представлен диаграммой (а) на Рис. 1 и двумя первыми слагаемыми в формуле Глаубера (0.1). Эффект экранирования, как описано выше, отвечает вкладу упругого перерассеяния

Упругое перерассеяние, определяющее суммарный эффект экранирований протона нейтроном и нейтрона протоном, дается третьим членом в формуле (0.1), являющейся поэтому основой одного из способов определения размера дейтрона с помощью измерения на опыте дефекта сечения.

0.1.2 Неупругие перерассеяния в квантово-полевом формализме Грибова

Что касается реакции двойной перезарядки (стандартное обозначение: double charge exchange, DCX), специфика ее основного механизма (обычное обозначение: two sequential single charge exchanges, SSCX) связана с обязательным присутствием перерассеяний в процессе последовательного взаимодействия пиона с двумя однотипными нуклонами. Поэтому на Рис. 2, описывающем инклюзивную DCX-реакцию + А —> +

X, совсем нет диаграмм без перерассеяния и с 7г~п-взаимодействием. Вклад в сечение DCX-процесса согласно основному механизму обусловлен упругим (и, как оказывается, дающим малый вклад квазиупругим) перерассеянием на протонах с реальными (в квантовомеханической картине) или виртуальными (в квантовой теории

Рис. 1(b)). и п/р а)

Ь)

Рис. 1: Фейнмановскже диаграммы 7гс?-взаимодействия поля) промежуточными состояниями в виде нейтрального пиона 4 и ?7-мезона, которые описываются, соответственно, диаграммами (а) и (Ь) на Рис. 2.

Рис. 2: Диаграммы SSCX-механизма двойной перезарядки пиона (с двумя последовательными перезарядками): (а) упругое перерассеяние с промежуточным состоянием Я0 = 7г°, (Ъ) квазиупругое перерассеяние (Н° = ч].), (с) неупругое перерассеяние (Н° = 7г+7г~).

Вклад неупругого перерассеяния в квантово-полевом формализме Грибова, на важность учета которого в проблеме DCX впервые обратил внимание Далькаров [8], связан с диаграммами (с) -f . на Рис. 2 с промежуточными виртуальным адронными состояниями Н° = 7Г+7Г~ + . Как показал теоретический анализ, представленный в диссертации, при энергиях То < 0,6 ГэВ, где амплитуда однократной перезарядки 7Г~р —7г°п достаточно велика, сечение процесса обусловлено вкладом диаграммы (а). При больших энергиях преобладает амплитуда п~р —> п^тг~п (см. Рис. 3, на котором показан энергетический ход различных 7гр-сечений, полученный на основе известных экспериментальных данных [9]-[11] по сечениям различных реакций однократной перезарядки пиона на протоне в энергетическом интервале 0,3 ГэВ < Т0 < 1,3 ГэВ) и доминирует диаграмма (с) с промежуточным состоянием Н° = тг+п~. Это состояние вносит наибольший вклад неупругих перерассеяний в дефект сечения, который, как было отмечено выше, определяется множителем da^/dк2 в (0.5), учитывающим также все неупругие процессы в вершинах этой диаграммы.

4 Ранние чисто феноменологические подходы к описанию DCX-процессов основывались, как правило, на оптической модели. Первые теоретические расчеты [6] двойной перезарядки в SSCX-механизме были выполнены с участием Дрелла, одного из изобретателей двойной перезарядки, причем в рамках теории Чу-Лоу для экстраполяции тгА^-взаимодействия на внемассовую поверхность пиона. Последующее развитие DCX-теории, в основном в связи с выделением вклада A^iV-коррелядий, было связано, главным образом, с работами Глаубера и сотрудников [7], в которых для указанной экстраполяции использовался феноменологический подход.

Рис. 3: То-зависимость полных сечений процессов тг р —> Н°п [9]-[11] в области инклюзивных DCX-измерений, представленных в Части I. Вертикальные штриховые прямые указывают энергии измерений.

Заметим, что как в квантовомеханической картине Глаубера, так и в квантовой теории поля вклад упругого и неупругих перерассеяний в сечение рассматриваемого процесса вперед, пропорциональный da^/dk2, оказывается квадратичным по сечениям соответствующих упругого и неупругих 7Г//-взаимодействий, что понятно из сопоставления явного вида дефицита сечения в (0.1) с его выражением в (0.5).

0.1.3 Приложения I и II

Приложение I [Ниже представлены название и текст, резюме работы [1]]

Сечения на дейтроне при высоких энергиях

Р. Дж. Глаубер

Недавние измерения при высоких энергиях показывают, что полные сечения для столкновений как нуклонов, так и 7Г-мезонов с дейтронами заметно меньше сумм соответствующих сечений для свободных нейтронов и протонов. Развит формализм для вычисления сечений на дейтроне, основанный на предположении, что взаимодействие падающей частицы с нейтроном и протоном можно с каждым из них описывать с помощью общих методов теории дифракции. Показано, что неаддитивность сечений на свободных частицах обусловлена, в значительной степени, эффектами "затмения", когда либо нейтрон, или протон находятся в тени друг друга, т. е. явлении, в котором квантовомеханическая дифракция играет важную роль. Найдены простые представления взаимодействий при высоких энергиях и волновая функция дейтрона в основном состоянии, которые приводят в результате к наблюдаемым значениям для дефектов сечений.

Приложение II [Ниже представлены название и текст резюме работы [3]]

ГЛАУБЕРОВСКИЕ ПОПРАВКИ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АДРОНОВ С ЯДРАМИ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

В.Н.Грибов

Показано, что эффект экранировки, играющий важную роль при взаимодействии адронов с ядрами, существенно изменяется при импульсах адронов, превышающих Ро ~ 5 -i- 10 ГэВ/с. При импульсах р < р0 экранировка в основном определяется упругими перерассеяниями, а при р > ро поглощением частиц, рожденных в неупругих столкновениях. Это изменение физики процессов экранировки при р > р0 может привести к наблюдаемым изменениям в ходе полных сечений взаимодействия на легких ядрах. При сверхвысоких энергиях это изменение характера экранировки приводит к тому, что даже если существует сокращение конуса в упругих процессах, обусловленное движением полюса Померанчука, полное сечение взаимодействия адронов с ядрами должно быть пропорционально А2//3, где А - число нуклонов в ядре.

0.2 Методические и экспериментальные основы диссертации

Результаты многолетних экспериментальных исследований элементарных актов нуклон-нуклонных и пион-нуклонных столкновений и их объяснения в рамках квантовой хромодинамики легли в основу современных знаний о сильных взаимодействиях. Изучение многочастичных явлений в нуклон-ядерных и пион-ядерных реакциях, особенно при высоких энергиях, дает, помимо информации о нуклон-нуклонных и пион-нуклонных силах, важные сведения иного типа - по кванговомеханической картине реакций, в которых обычно участвуют только один-два из нуклонов ядра. Важной и во многом нерешенной проблемой является при этом выяснение роли разных механизмов перерассеяния адронов на нуклонах ядра, связанных, в частности, с нуклон-нуклонными корреляциями. В значительной мере, это характерно для процессов, в которых перерассеяния играют важную или даже основную роль, - комплексе реакций двойной перезарядки пионов тг^ + А^тг^ + Х, (0.6) в особенности, при энергиях выше достигнутых на мезонных фабриках. Первые эксперименты в этой области (см., например, [12, 13]), нацеленные на поиск реакции (0.6), в которой двойная перезарядка происходит в виде двух последовательных однократных перезарядок на двух однотипных нуклонах ядра, не зафиксировали случаев ее стандартного механизма в виде переходов тг^ =Ф- 7г° =>- ^ ввиду малости соответствующего сечения. При энергиях 1,5 - 2 ГэВ, в частности, доминирующим оказался механизм [13], также связанный с перерассеянием. Он описывает рассеяние падающего пиона на нуклоне с одновременным испусканием еще одного пиона с противоположным зарядом (и, возможно, последующим поглощением рассеянного пиона другим (другими) нуклонами ядра). Отвечающие этому механизму с перерассеянием переходы тг^ =>- тг^ Ч- 7г± tv^ с рождением реальных частиц создают главный фон при регистрации двойной перезарядки пиона к* => 7Г° =>■ тг±. Измерение же реакции рождения пиона пионом в переходе тт^ =Ф- пт + 7т± дает возможность, как показано ниже, определить поправку на экранирование отдельно для протонов и для нейтронов в ядре.

Поэтому вопросы измерения эффектов перерассеяния в инклюзивных процессах двойной перезарядки пионов, их теоретической интерпретации с точки зрения квантовой механики и квантовой теории поля и их использования для получения физической информации являются основным предметом исследования в настоящей диссертации.

0.2.1 Методические основы диссертации

Представленные в диссертации работы связаны с проявлениями на эксперименте двух важных внутренних механизмов реакции (0.6), в которой фиксируется только факт взаимодействия заряженного пиона с ядром, сопровождаемый вылетом вперед пиона с противоположным знаком заряда.

Эти два механизма отвечают адронным состояниям X, содержащим и не содержащим пион, соответственно, и описывают экранирование нуклонов в ядре (этот эффект используется в рассматриваемом в диссертации независимом методе определения ядерных параметров), и двойную перезарядку пиона на двух нуклонах ядра (как показано в основной части диссертации, в высокоэнергетической части спектра она имеет резко отличающийся от предсказанного энергетический ход).

Заметим, что термин "двойная перезарядка пиона" (Double Charge eXchange: DCX) мы применяем нетрадиционно жестко - только к тем механизмам рассматриваемого процесса, когда X не содержит пионов (п ф X) и происходит два изменения заряда у пионной волны, распространяющейся в ядре, при её последовательном взаимодействии с двумя протонами/нейтронами.

Методический прием, который дал возможность экспериментально выделить в формально единой инклюзивной реакции (0.6) два различных по механизму процесса, являющиеся основой исследования роли перерассеяний в двойной перезарядке пиона на ядре и проявления экранирования нуклонов за счет упругого перерассеяния, состоит в использовании во всех работах диссертации соответствующих кинематических условий.

В случае изучения механизма редкой реакции двойной перезарядки пиона в процессе (0.6) при 7г ^ X (т. е. без образования дополнительного пиона) одной из важных проблем является выбор таких условий набора событий, при которых фоновые процессы с большими сечениями подавлены или исключены законом сохранения энергии-импульса. Для этой цели была использована кинематическая область DCX ,

0 < AT = Т0 - Т < тп, (0.7) где рождение пиона пионом запрещено и, в частности, невозможно взаимодействие с переходом -к* =>- vr^orty + тг11 и последующим поглощением 7гт, что может имитировать DCX-процесс 5), т. е. реакцию ттт + А -»■ irforw + Х, 0 < AT < mn. (0.8)

Что касается процессов упругого перерассеяния в переходах -к41 => 7ГТ •+ тг^, нашей целью являлось разделение эффектов экранирования для протонов и нейтронов с помощью измерения сечений реакций (0.6) с нерегистрируемым адронным состоянием X, содержащим нуклоны и пионы, в и 7г+-пучках, соответственно. Необходимое условие такого разделения - исключение всех нейтронов/протонов ядра из участия в регистрируемых реакциях. Кинематический интервал 6 для выполнения этого требования определяется соотношением SCR (screening) niN + m^2 < М2Х < (mN + 2mn)2. (0.9)

Легко видеть, что при наблюдении реакции (0.6) с начальным тг~ в условиях кинематики (0.9) фактически регистрируется процесс рождения дополнительного пиона с противоположным знаком заряда, 7r~ => ^jorw + который может происходить только на протонах ядра при пассивных нейтронах, играющих, наряду с другими протонами, роль экрана. При начальных 7г+ наблюдается процесс тг+ => ^Jorw + 7г+ на нейтронах, экранируемых протонами и другими нейтронами. Поэтому реакции (0.6) при их регистрации в кинематике SCR являются процессами более узкого типа,

7Г* + А->тг%гш + (Л* + Х1), (0.10) которые происходят только на протонах или на нейтронах ядра - в зависимости от знака заряда начального пиона - и без образования дополнительных пионов, т. е. при 7г ^ X'.

Здесь уместно сказать о том, как соотносятся между собой кинематические области SCR и DCX. Выразив ограничение DCX (0.7) для AT в виде условия для Мх, легко получить следующую цепочку неравенств для реакции (0.6): m2N < M2x(DCX) < (mN + m^f < M2X{SCR) < (mN + 2m7r)2. (0.11)

5 Авторы первого эксперимента по наблюдению двойной перезарядки пиона [14] были также первыми, кто правильно поставил важный вопрос о выделении DCX-событий: "При изучении этого процесса при более высоких энергиях возникает проблема разделения случаев двойной перезарядки и случаев рождения мезонов мезонами." [15]

6 Здесь и далее мы определяем инвариантную массу Мх, рассматривая взаимодействие начального пиона с ядерным нуклоном.

События инклюзивной DCX-реакции с максимальными энергиями вылетающих вперед пионов, регистрируемые в интервале (0.7), который эквивалентен левой части (0.11), действительно не могут быть обусловлены фоновым процессом 7Г~ =ф- тг/огш+ 7г- с гораздо большим сечением, т. к. интервалы SCR и DCX не перекрываются, имея общую границу при Мх — (тм +тп)2.

Таким образом, введя кинематические области DCX и 5CR, мы полностью определили условия исследования в диссертации реакций (0.8) и (0.10); далее везде будем считать, что в каждой из этих реакций выполняется требование 7г ^ X, X' (X, X' не содержит пионов).

Помимо отмеченного единства методики, важно также подчеркнуть, что для уверенной регистрации обеих упомянутых реакций требуются экспериментальные установки с хорошим энергетическим разрешением. Относительная узость кинематических областей импульсов детектируемых частиц в DCX (0.7) и SCR (0.9) и присущая редкому процессу двойной перезарядки малость сечения требуют набора достаточной статистики, т. е. использования интенсивных пучков пионов и применения средств и методов эффективного выделения сигнала в присутствии достаточно больших фонов. В значительной мере эти требования удалось выполнить в экспериментах в ИТЭФ и КЕК на установках с магнитными спектрометрами, которые работали на пионных пучках протонных синхротронов, соответственно в Москве и в Цукубе.

В заключение подчеркнем еще раз, что реакции (0.6) в кинематике SCR (0.9), которые являются процессами (0.10), естественно называть реакциями рождения противоположно заряженного пиона (тг^ + тг^)- Те же реакции (0.6) в кинематике DCX (0.7) мы будем называть DCX-реакциями с механизмом SSCX (two sequential single charge exchanges), отвечающим двухэтапному взаимодействию с двумя эффективно работающими в ядре однотипными нуклонами =>- 7г° =>■ 7г+), что является наиболее физически оправданным выбором. Более того, такое выделение SSCX-механизма в качестве основного (стандартного) восходит к авторам идеи наблюдения двойной перезарядки пионов на ядре при низких энергиях с целью изучения двухнуклонных корреляций - Дреллу, Липкину и де-Шалиту (S.D.Drell, H.J.Lipkin, A. de-Shalit), обсуждавших в начале 60-х годов (Weizmann Inst., December 1961; CERN and Saclay, 1962) 7 интересные

7Автор признателен С.Гурвицу и И.Талми за присылку копии апрельского выпуска за 1962 год машинописного издания NUCLEAR NEWS (editor H.J.Lipkin) (Dept Phys., Weizmann Inst. Sci., Rehovoth, Israel), которое предназначалось для регулярного распространения "новостей в письмах", с заметкой возможности получения новой информации о строении ядра с помощью DCX-реакции. 0.2.2 Универсальный трехметровый спектрометр ИТЭФ

Использованная в большей части экспериментальных работ, описанных в диссертации, установка на базе трехметрового магнитного спектрометра была создана в ИТЭФ в 1963-1968 гг. для проведения измерений на 7-ГэВ протонном синхротроне У-7. В её основе лежит принципиально новый проект магнитного трекового спектрометра с искровыми камерами внутри области магнитного поля [16], рабочая конструкция которого [17] представлена ниже. Схема этого аппарата, показанная на Рис. 4, демонстрирует расположение системы из шести больших искровых камер внутри магнита. Цель такого их расположения - обеспечение более точного измерения импульсов пересекающих их частиц в условиях универсальности применения установки, которая предусматривает расширение интервала допустимых углов вылета частиц, измерения малых импульсов, регистрацию распадов и взаимодействий внутри прибора, более надежную идентификацию частиц в многотрековых событиях, и т. п.

---------------------------------------3.0f--------------------------

Рис. 4: Схема трехметрового магнитного спектрометра ИТЭФ (1963-1968)

Главные параметры установки таковы: вес магнита ~150 тонн, рабочий объем магнитного поля - 100 см х 50 см х 300 см, максимальное поле - 1,7 Тл; основные "PION DOUBLE CHARGE EXCHANGE AND NUCLEAR STRUCTURE". параметры магнитного поля были измерены в области, геометрически ограниченной гранями прямоугольного параллелепипеда со сторонами 4140 мм (вдоль оси магнита, с шагом 20 мм), 800 мм (горизонтально, поперек оси, с шагом 100 мм) и 300 мм (вертикально, вдоль поля, с шагом 60 мм).

Стереофотографирование всех шести искровых камер внутри магнита осуществлялось тремя фотоаппаратами с помощью системы плоских зеркал 8, установленных на общей жесткой плите, которая могла поворачиваться вокруг горизонтальной и вертикальной осей. Среднеквадратичная точность восстановления положения трека пучковой частицы при выключенном магнитном поле составила в перпендикулярной пучку плоскости 0,2 мм и 1,6 мм, соответственно по горизонтали и по вертикали.

В спектрометре были использованы многослойные искровые камеры (с заполнением 75% Ne и 25% Не и зазором от 5,5 до 8 мм) трех типов: БИК - большие искровые камеры 96 см х 48 см внутри магнита, ИКГ - искровые камеры, окружающие мишень, ПИК - пучковые искровые камеры для фиксации первичных частиц. Камеры ВИК - "пенального" типа: четыре 10-зазорных, одна 18-зазорная и одна 4-зазорная. Все они установлены на общей ферме, которая вдвигается в магнит, причем плоскости электродов камер фиксируются с точностью ± 0,3 мм.

Обработка измерений основывалась на результатах оцифровки фотоснимков на автоматическом сканирующем устройстве ПСП-1, работающем на линии с малой ЭВМ, которая производила фильтрацию данных и выдавала координаты крестов-маркеров, искр и служебную информацию на магнитную ленту. Дальнейшая работа выполнялась на ЭВМ М-220 в несколько этапов: синтез проекций треков по их отрезкам [18], восстановление точек в пространстве камер [19, 20], нахождение параметров треков (импульсов, углов, координат) - сначала, в первом приближении, методом импульсной сферы [18], затем - уточнением путем итераций. Записанные на магнитную ленту результаты служили для отбора событий по заданным критериям, для построения необходимых распределений и их описания по методу х2 п0 разработанным для М-220 программам [21]. Анализ выполнения всех операций по обработке данных измерений [22] показал, что спектрометр обеспечивает определение импульсов частиц в диапазоне 1-ь8 ГэВ/с с точностью 0,2-0,4%, а углов - с точностью не хуже 10~3.

В заключение следует подчеркнуть, что спектрометр регулярно модернизируется;

Усовершенствование оптической системы позволило впоследствии вывести изображение всех камер на один фотоаппарат. это позволяет менять постановку эксперимента и , в частности, одновременно проводить исследования нескольких физических задач, даже с различающейся топологией. Так, например, при изучении 7гс?-взаимодействий триггер обеспечил раздельную регистрацию реакций 7г~+ D —> р + Х~ и 7г~+ D —>• d 4- при детектировании упругого ird-рассеяния назад установка охватывала широкий спектр недостающих масс. В относительно недавних измерениях на спектрометре одновременно использовались три триггера - "пионный" (процессы 7г~ + А —> 7rforw -f X, представленные в диссертации), "протонный" (реакции л~ + А —> р/огш + п~~ -f X [23]) и "дейтронный" (реакции 7г" + А dforw{tforw) + 7Г + X [24, 25, 26]).

0.2.3 Сверхпроводящий каонный спектрометр SKS (КЕК)

Каонный спектрометр SKS (КЕК) [27] предназначен, в основном, для экспериментов по исследованию свойств гиперядер, образование которых фиксируется регистрацией спектров инклюзивных (-/г, К)-реакций на различных мишенях (СН2, Si, Ni, Bi и др.). Экспериментальная установка на базе SKS (см., например, [28, 29]) эксплуатировалась на каонном пучке Кб 12-ГэВ протонного синхротрона КЕК (High Energy Accelerator Research Organization, Tsukuba, Japan) до 2006 г. и, в модернизированном виде, планируется для использования на ускорительном комплексе J-PARC (Tokai).

Основой установки (см. Рис. 5: слева - план SKS, справа - вид сверху с выходными детекторами) является сверхпроводящий дипольный магнит с максимальным полем 3 Тл, полюсным зазором ~ 50 см и весом 280 тонн, оснащенный четырьмя наборами дрейфовых камер (SDC1 - SDC4) для определения импульсов входящих и выходящих частиц и тремя типами триггерных счетчиков для идентификации выходящих частиц - стенки из сцинтилляторов (TOF), двух черенковских счетчиков с Si-аэрогелем (АС1, АС2) и черенковской стенки из люсайта (LC). Установка обеспечивает импульсное разрешение 0,1% (FWHM) при большом аксептансе (100 мстерад. для р ~ 1 ГэВ/с); центральная траектория в поле имеет длину до 5 м и угол поворота до 100°.

Эти характеристики спектрометра SKS позволяют эффективно использовать его для регистрации как инклюзивных, так эксклюзивных DCX-процессов [30]. Надежное измерение малых DCX-сечений требует хорошего отсекания фона, чему способствует большая магнитная жесткость установки, которая помогает подавлять попадание в

Рис. 5: Сверхпроводящий каонный спектрометр SKS (КЕК). Слева - план установки, справа - вид сверху. триггерные детекторы менее энергичных фоновых частиц, обусловленных обратным рассеянием пучковых частиц (с зарядом, противоположным регистрируемому) на внутренних поверхностях ярма магнита.

0.3 Сведения о диссертации: краткое представление работ

0.3.1 Взаимодействия релятивистских пионов с ядрами: цели диссертации

Оформившаяся в последние десятилетия в качестве одного из современных разделов физики область релятивистской ядерной физики основывается, прежде всего, на измерении сечений всевозможных взаимодействий высокоэнергичных частиц (протонов, пионов, электронов, 7-квантов) с атомными ядрами. Полученные в ходе этих традиционных исследований сведения о реакциях поглощения, упругого рассеяния, а также о неупругих процессах (в частности, с дополнительным рождением различных адронных состояний) уже стали достоянием вузовских курсов лекций по ядерной физике (см., например, [31]).

Но более важными следует считать нетрадиционные проблемы в релятивистской ядерной физике; в частности, - это вопросы, связанные с вызвавшей в 90-е годы оживленную дискуссию модификацией свойств мезонов и мезонных резонансов в ядерной среде. Здесь интерес представляет изучение сдвига массы и уширения быстрораспадающихся адронных состояний (например, г], г)', р°, ф), рождающихся в пион-нуклонных столкновениях внутри ядра, по их электромагнитным распадам, которые не подвержены искажениям за счет сильного взаимодействия конечных частиц (см., например, [32]).

Однако еще раньше на фоне обычных подходов к изучению внутриядерных явлений были выявлены новые, специфические для релятивистских взаимодействий, методы и объекты исследования. В 70-е-80-е годы оформился в виде интересного и перспективного направления широкий спектр исследований так называемых кумулятивных эффектов. Соответствующие процессы известны в настоящее время под названием глубоконеупругих ядерных реакций и связаны с регистрацией образования частиц в кинематических областях, которые являются запрещенными даже при учете ферми-движения нуклонов в ядре (см., например обзоры [33, 34]). Эти эффекты проявляются не только в протон-ядерных, но и в пион-ядерных взаимодействиях и обусловлены специфическими механизмами рождения таких частиц и нуклон-нуклонными корреляциями в ядрах.

Еще один раздел релятивистской ядерной физики, эксперименты в котором, как ожидалось, могут быть чувствительны к проявлениям iViV-корреляций и неупругих взаимодействий, - изучение редких эксклюзивных и инклюзивных процессов двойной перезарядки пиона (DCX) на ядрах выше области Л-резонанса и при еще больших энергиях.

В конце 80-х годов здесь наметилась уникальная по перспективности поисков новых явлений область в районе ~ 1 ГэВ (см. [30, 35, 36]). В рамках стандартного механизма DCX с двумя последовательными однократными перезарядками на двух нуклонах ядра (SSCX-механизм с реальным 7Г° в промежуточном состоянии) ожидался [35, 30] и был рассчитан [36] очень резкий спад DCX-амплитуды эксклюзивной реакции в области начальных энергий 0,6-1,3 ГэВ, где поэтому предполагалось искать вклады новых механизмов DCX. Важно, что представленный в указанных работах анализ справедлив также и в случае инклюзивных DCX-процессов, обусловленных SSCX-механизмом, наблюдение которых на опыте даже при предполагаемых сечениях на уровне нескольких мкбарн/стерадиан осложнено подавляющим фоном от открытого при таких энергиях канала с рождением дополнительных пионов. По указанной причине в большинстве экспериментальных работ по инклюзивной DCX-тематике при больших энергиях двойная перезарядка пиона не была зарегистрирована 9. Такие DCX-события наблюдались и анализировались более 25 лет назад только в двух работах экспериментаторов ИТЭФ при энергиях 3-4 ГэВ: в первой из них была получена [37] оценка сечения в нестандартном одноэтапном механизме DCX с отличной от SSCX-механизма кинематикой, а во второй [38, 39] в области SSCX-кинематики было зарегистрировано всего шесть событий.

Наблюдение как эксклюзивных, так и инклюзивных DCX-реакций, отвечающих SSCX-механизму, осложнено фоном от канала с рождением дополнительных пионов, доминирующего при таких энергиях. По этой причине, двойная перезарядка пиона в условиях действия SSCX-механизма фактически не была исследована. При высоких энергиях DCX-события наблюдались и анализировались только в двух работах (ИТЭФ, 1973, 1981), выполненных более 25 лет назад: в первой из них была получена оценка сечения при 3,7 ГэВ/с в нестандартном одноэтапном DCX-механизме Далькарова-Шапиро с отличной от SSCX-механизма кинематикой. Во втором опыте при 2,9 ГэВ/с в области действия SSCX-механизма было зарегистрировано не более шести событий этого редкого процесса, однако недостаточно высокая точность измерения импульса не

9Экспериментальные исследования эксклюзивных процессов в этой области, даже с формированием дважды изобар-аналоговых конечных: состояний с относительно доступными для измерений сечениями, до сих пор не осуществлены. позволила надежно их выделить.

Специальный выбор кинематики был важным элементом и в изучении распределения нуклонов в ядрах с помощью пионов больших энергий на основе нового метода измерения эффекта экранирования нуклонов в ядре 10. Кинематическое выделение в инклюзивных процессах тг^А-рассеяния тех из вылетающих вперед 7гт, которые рождаются только на протонах или на нейтронах ядра, обеспечило эффективное получение на опыте сведений об экранировании нуклонов выбранного типа на основе глауберовского описания перерассеяний в рамках релятивистской квантовой механики.

Одна из целей диссертационной работы состояла поэтому в проведении дальнейших экспериментальных измерений поправки на экранирование в дифференциальных сечениях указанных процессов и демонстрации возможностей извлечения физической информации из найденных величин.

Главной целью диссертации являлось экспериментальное и теоретическое изучение инклюзивного SSCX-механизма двойной перезарядки пионов - в связи с тем, что поставленные в цитированных выше работах [30, 35, 36] вопросы оставались нерешенными.

Следует подчеркнуть также отличие используемых в диссертации определений DCX-процессов и механизмов от более широких и нестрогих понятий, встречающихся в литературе. В инклюзивных процессах тг^ + Атг* + X (0.12) с изменением заряда ядра на две единицы и произвольным X) при высоких энергиях нас интересуют две разные реакции, каждая из которых, в свою очередь, может быть обусловлена несколькими механизмами.

Первая из них - двойная перезарядка пиона (DCX); общепринятый для ее описания стандартный механизм (SSCX), на котором основаны все первые экспериментальные и теоретические работы, описывает изменение заряда начального пиона на две единицы в результате двух взаимодействий с одинаково заряженными нуклонами в ядре. Вторая реакция, связанная с рассеянием начального пиона на нуклоне, которое сопровождается рождением нового пиона с противоположным знаком заряда и последующим поглощением рассеянного пиона в ядре, строго говоря, не является

10Метод был предложен и опробован автором [40] в эксперименте на протонном синхротроне ИТЭФ У-7 в 1976 г. двойной перезарядкой пиона, имитируя её, и имеет гораздо большее сечение. Для создания при изучении процессов (0.12) условий, при которых работает интересующий нас SSCX-механизм (или другие двухэтапные механизмы двойной перезарядки) и запрещен указанный имитирующий процесс, используется специально выбранная кинематика.

Что касается имитирующей реакции, то если в ней вместо поглощения рассеянного пиона происходит его вылет из ядра, имеет место процесс реального рождения пионом пиона:

Именно эта реакция при специальном кинематическом ограничении послужила основой измерения эффекта экранирования, упомянутого выше.

0.3.2 Содержание диссертации: основные проблемы

В настоящей диссертации представлены данные по измерению и интерпретации при высоких энергиях двух разных физических эффектов в инклюзивных реакциях на ядрах, в которых регистрируется вылетающий вперед пион с противоположным первоначальному знаком заряда при нефиксированном конечном состоянии:

Оба эффекта обусловлены соответствующими глауберовскими перерассеяниями пионов на нуклонах ядра: упругое перерасеяние отвечает за эффект экранирования, а неупругое, как следует из теоретических оценок, представленных в Части II, сказывается, главным образом, на эффекте двойной перезарядки пионов при Гэв-ных энергиях. Выбор на эксперименте (а при его интерпретации - в теории) одного или другого эффекта фактически осуществляется соответствующим отбором зарегистрированных в реакции (0.14) событий путем использования двух разных кинематических областей, отличающихся по энергиям детектируемых пионов. Область SCR (screening) выделяет взаимодействия только с протонами (нейтронами) ядра и соответствует упругому перерассеянию при экранировании, а область OCX (double charge exchange) - взаимодействию только с двумя протонами (двумя нейтронами) и связана с обнаруженным в описанных в диссертации работах свидетельством

0.13)

0.14) существенного присутствия в DCX-процессах неупругих перерассеяний. Тип нуклона при этом фиксируется знаком заряда начального пиона: в 7г~-пучке процесс (0.14) идет на протонах (нейтроны пассивны), в 7г+-пучке - на нейтронах (протоны пассивны).

Наблюдению упомянутых эффектов на опыте и их объяснению были посвящены циклы работ автора и ее коллег, выполненные, соответственно, в 1979-1986 гг. и в 19932005 гг.

Одна из основных задач диссертации - интерпретация указанных специфических явлений с точки зрения теоретической схемы гпауберовских перерассеяний падающего пиона на нуклонах ядра.

Первое явление, которому посвящены основные работы диссертации (Части I и II), связано с проверкой работы обычного (стандартного) SSCX-механизма инклюзивного процесса двойной перезарядки падающего пиона на двух одинаково заряженных нуклонах ядра (double charge exchange reaction, DCX) в области энергий, где систематические DCX-исследования произведены, по существу, не были. Эффект проявляется в обнаружении в выносимых на защиту работах аномально слабом по сравнении с теоретическими ожиданиями падении DCX-сечения вперед выше максимальных энергий мезонных фабрик. Тем самым, была решена главная экспериментальная задача диссертации, являющаяся основным ее достижением - осуществлена ожидавшаяся с 90-х годов экспериментальная проверка теоретических предсказаний резкого падения сечений двойной перезарядки пионов при энергиях порядка 1 ГэВ, обусловленного известным из эксперимента и из теории сильным уменьшением с энергией амплитуды однократной перезарядки, которая идет на каждом из двух активных нуклонов. Представленные в диссертации эксперименты, осуществленные на протонных синхротронах в ИТЭФ (Москва) и в КЕК (Цукуба) не подтвердили наличия такого энергетического поведения двойной перезарядки пионов: была обнаружена лишь относительно слабая зависимость инклюзивных сечений DCX-реакций от энергии с вылетом вперед пиона противоположного знака заряда. В случае реакций (0.14) с начальным 7г~ было показано, что измеренное при таких энергиях сечение инклюзивной DCX-реакции вперёд намного превышает теоретическое в рамках обычного (стандартного) DCX-механизма двух последовательных однократных перезарядок (sequential single charge exchange, SS-CX) на двух протонах, обусловленных двухэтапным процессом тГ 7Г° 7Г+, (0.15) идущим на двух протонах с реальным 7г° в промежуточном состоянии. Для регистрации в реакциях (0.14) процесса (0.15) и запрета на регистрацию одновременно конкурирующего процесса с рождением дополнительного пиона был использован кинематический интервал DCX. Величина этого интервала задается условием 0 < ДТ < Т0 — Т = mv, в котором разность кинетических энергий начального и конечного пионов AT ограничена массой пиона.

Задача получения достаточно убедительных свидетельств аномально слабого хода инклюзивных DCX-процессов 7г~А—> 7TjorwX, при 0,6 - 1,1 ГэВ в Части I решается на основе представленных данных по спектрам тг+, вылетающих вперед, и анализа энергетической зависимости дифференциальных сечений, которые были получены в ИТЭФ (большая часть) и в КЕК с помощью, соответственно, трехметрового магнитного спетрометра и сверхпроводящего спектрометра SKS.

Суммарно на этих установках измерения процессов (0.17) на 7г~-пучках при AT < mn были проведены для ядер 160 при начальных энергиях Т0, равных 0,5 ГэВ (КЕК), 0,59 ГэВ (ИТЭФ), 0,75 ГэВ (ИТЭФ и КЕК) и 1,1 ГэВ (ИТЭФ), а также для ядер 6>7Li, 12С при 0,59, 0,75 и 1,12 ГэВ (ИТЭФ), и для Al, Си, In, Та, Bi при 0,59 ГэВ (ИТЭФ).

Впервые измерены высокоэнергетические части спектров вылетающих пионов в инклюзивной реакции п~ + А —>• 7г^огш + X: при 0,5 ГэВ - для ядра 160, при 0,59 ГэВ -для ядер 6Li, 7Li, 12С, 160, а также для Al, Си, In, Та и Bi, при 0,75 и 1,1 ГэВ - для ядер 6Li, 7Li, 12С и 160.

Ввиду существенности как самой величины обнаруженного эффекта превышения измеренного сечения над теоретически предсказанным, так и представленных в Части II сведений об отсутствии известных по литературе нестандартных моделей DCX, способных дать ему количественное объяснение, и исходя из приведенных здесь теоретических его оценок А.Б.Кайдаловым и автором в рамках подхода Грибова-Глаубера, естественно считать, что интерпретация зарегистрированной аномалии возможна лишь с учетом подавляющего доминирования неупругих глауберовских перерассеяний в стандартном SSCX-механизме с виртуальными двухпионными промежуточными состояниями:

7Г" => 7Г4ТГ+ 7Г°7Г° 7Г+. (0.16)

Таким образом, в главных экспериментальных и теоретических работах, которые посвящены DCX (Части I и II) одна из основных задач диссертации решается и для первого явления - обнаруженной в перечисленных выше измерениях энергетической DCX-аномалии. Представленный здесь анализ результатов изучения SSCX-механизма с участием двух активных нуклонов ядра свидетельствует, что в отличие от обычных адрон-ядерных взаимодействий, для которых неупругие перерассеяния являются источником малых поправок к сечениям, инклюзивные DCX-процессы при энергиях выше ~ 0,6 ГэВ оказались уникальными реакциями, где неупругие перерассеяния дают основной вклад в само явление двойной перезарядки в высокоэнергетической части спектра вылетающих пионов.

Подчеркнем также, что описанные в Частях I и II работы, интересны не только представленными физическими результатами, связанными с аномальной энергетической зависимостью инклюзивного DCX-процесса и её интерпретацией, но и с методической стороны. Выполнение измерений и теоретических расчетов сечений процессов (0.14) в условиях специальной кинематики 0 < ДТ < тп обеспечит проверенной методикой дальнейшее продолжение и расширение исследований SSCX-механизма в области энергий 1-5 ГэВ, где наши эксперименты и модельные вычисления являются пока единственными.

Отметим в заключение, что хотя большая часть представленных в диссертации работ была выполнена на 7Г--пучках, полученные результаты (с точностью до малых кулоновских поправок) относятся и к DCX-реакциям, инициированным положительно заряженными пионами.

Как показано в Части III, второе явление, которое проявляется в экранировании эффективных нуклонов ядра пассивными нуклонами, может быть выделено на опыте в кинематическом интервале SCR, в котором (mN+mn)2 < М\ < (mN+2m7I)2, где mN и тж - массы нуклона и пиона. Это обстоятельство позволило решить первую важную задачу этого раздела диссертации - получение независимых оценок среднеквадратичных радиусов дейтрона и размеров распределений протонов и нейтронов для других ядер на основе ранее предложенного метода определения поправки на экранирование протона в дейтроне. Экспериментальные работы этого цикла содержат результаты измерений инклюзивных сечений реакций (0.14) в условиях SCR и были выполнены на ускорителе У-10. Сечения измерялись при начальном импульсе 2,6 ГэВ/с - на легких ядрах (Н, D, 6,7Li) в 7г~-пучке, и на ядрах 12С и 209Bi в 7г- и 7г+-пучках. В указанном интервале М\ реакции (0.14) являются процессами л-./У-рассеяния на одном из активных квазисвободных протонов (нейтронов) ядра с одновременным рождением пиона противоположного знака заряда, т. е. процессами (0.13) с одноэтапным переходом тг^ тг^ + тг^, (0.17) поскольку, как легко увидеть, адронное состояние X в (0.14) содержит в области SCR, как минимум, + 7г~ (р-f- 7г+). Видно также, что нейтроны (протоны) остаются в кинематике SCR спектаторами. Целью измерений в этом случае является определение поправки на экранирование активных нуклонов, обусловленной этими нейтронами- (протонами)-спектаторами.

Описанный выше глауберовский подход к вычислению полного сечения тг d-взаимодействия может быть использован и при расчете дифференциальных сечений для реакций (0.17) при условии SCR в рамках релятивистской квантовой механики [41, 42], что позволяет связать найденные поправки к сечениям с эффективными размерами распределений активных нуклонов в ядре. 11

Работы, представленные в Части III диссертации, решают, в основном, и вторую, методическую задачу этого раздела - демонстрируют различные возможности использования нового метода измерения поправки на экранирование [40] (см.также [43]), предложенного в 1976 г. автором, в инклюзивных реакциях (0.14) типа (0.17) с целью определения пространственных характеристик нуклонных распределений в ядрах.

0.3.3 Краткое представление работ диссертации Актуальность и научная новизна

Одной из главных целей проектов увеличения энергий мезонных фабрик (например, LAMPF) было распространение изучения двойной перезарядки пионов на новую перспективную область, в которой, как говорилось выше, ожидались возможные проявления нестандартных механизмов этого процесса.

В условиях отказа от таких проектов представленные в диссертации работы, выполненные на протонных синхротронах ИТЭФ и КЕК, осуществили первые и пТем самым, использование процесса (0.14) в кинематике 5CR представляет собой дополнительный метод исследования распределений протонов (или нейтронов) в средних и тяжелых ядрах, помимо применения реакций перезарядки 7г± => 7г° (см., например, последний раздел в известном обзоре Глаубера [2]). пока единственные измерения в этой актуальной области исследований и обнаружили аномальные с точки зрения теории физические явления.

Все вошедшие в диссертацию работы содержат новые по сравнению с опубликованными в литературе научные результаты. Это относится как к обнаружению (Часть I) ранее неизвестной аномалии при энергиях 0,75 - 1,1 ГэВ в сечениях инклюзивных процессов двойной перезарядки пиона на ядрах (DCX) и её модельному объяснению Кайдаловым и диссертантом на основе разработанного ими нового механизма DCX с учетом преобладающего вклада неупругих перерассеяний (Часть II), которое было выполнено в рамках грибовско-глауберовского подхода к описанию взаимодействий адронов с ядрами, так и к информации, полученной в выполненных экспериментах по регистрации рождения противоположно заряженного пиона в инклюзивных процессах пион-ядерного рассеяния и их интерпретации в рамках релятивистской квантовомеханической картины глауберовской теории экранирования нуклонов ядра (Часть III).

Предложенной методикой и полученными физическими результатами диссертация открывает два новых направления в релятивистской физике пион-ядерных взаимодействий, связанные с регистрацией и интерпретацией инклюзивных процессов с детектированием вылетающих вперед пионов с противоположными начальному знаком заряда пиона в двух специально выделенных кинематических областях.

В случае наблюдения этих процессов в кинематической области DCX, где рождение дополнительных пионов запрещено и имеет место явление двойной перезарядки налетающего пиона, явно видна перспектива изучения нового, квантово-полевого эффекта доминирования неупругих перерассеяний, который обеспечивает возможность исследования инклюзивной двойной перезарядки в условиях достаточно традиционных измерений на магнитных спектрометрах в пучках обычных протонных синхротронов. Тем самым, инклюзивный процесс DCX, оказавшийся уникальным с точки зрения наблюдения эффектов квантовой теории поля, становится областью непосредственного их исследования на опыте при энергиях в районе 1-5 ГэВ. Здесь эти эффекты определяют всю физическую картину явления (включая зависимость от NN-корреляций в ядрах), в отличие от других адрон-ядерных взаимодействий, в которых они приводят лишь к поправкам к величине измеряемого сечения.

В другом кинематическом интервале SCR, где происходит рождение противоположно заряженного пиона при рассеянии первичного, представленные в диссертации инклюзивные процессы демонстрируют перспективность применения нового метода измерения эффекта экранирования для получения независимых оценок эффективных размеров распределений протонов и нейтронов в ядрах.

Актуальность обоих вопросов тематики, представленной в работах диссертации, можно кратко характеризовать нижеследующим вводным текстом к работе известного специалиста по пион-ядерным исследованиям Сета (K.K.Seth). "Двойная перезарядка пиона является уникальным процессом. Она не имеет аналогов среди традиционных ядерных реакций и способна зондировать ядерные состояния с необычно высоким изоспином и экзотическим составом. С этим процессом в течение многих лет связывалась надежда на прояснение некоторых наиболее неуловимых аспектов структуры ядер, таких как двухнуклонные корреляции и различия в распределениях нейтронов и протонов."[44]

Научно-практическая ценность

Что касается основного материала диссертации, посвященного двойной перезарядке пиона на ядрах, то обнаруженная DCX-аномалия (Часть I) открывает возможности регистрации и исследования процессов DCX при энергиях выше 1 ГэВ с сечениями, почти на порядок величины большими ожидавшихся в рамках стандартного механизма этих редких реакций, т. е. в условиях опытов на ускорителях, гораздо более удобных с точки зрения меньших требуемых интенсивностей и времен экспозиции.

Сопоставление результатов будущих DCX-экспериментов при энергиях ~ 1 - 4 ГэВ с предсказаниями модельных расчетов (Часть II) позволит проверить справедливость как заложенных в них физических предположений, так и всего грибовско-глауберовского подхода в условиях, когда эффекты неупругих квантово-полевых перерассеяний велики.

Практически важными следует считать также разработанные в диссертации перспективные методические вопросы. Это, во-первых, проверка использования нового метода раздельного определения поправок на экранирование протонов и нейтронов соответственно в инклюзивных 7Г+- и 7Г~-взаимодействиях с ядрами при специально выбранной кинематике.

Во-вторых, это выделение с помощью другого кинематического интервала нетривиальных и редких инклюзивных DCX-процессов, в которых квантовая теория поля на примере эффекта неупругих перерассеяний демонстрирует, как виртуальные промежуточные многочастичные состояния могут полностью определять энергетический ход и вероятность регистрации самого явления двойной перезарядки пиона при высоких энергиях.

Научно-практическая ценность представленной в диссертации деятельности по DCX подкрепляется тем фактом, что Комитет по научной политике будущего 50-ГэВ протонного ускорительного комплекса J-PARC (Токаи, Япония) включил в список для рассмотрения предложение группы ИТЭФ по проведению совместного эксперимента по этой тематике. Обоснование было представлено диссертантом на заседании Комитета в приглашенном докладе, состоявшемся 11 января 2007 г. [45]. В марте 2007 г. эксперимент прошел первую стадию одобрения и получил номер Е08.

Представленные в Части III диссертации результаты измерения дифференциальных сечений х^А-рассеяния с образованием -к± обеспечили получение новых экспериментальных оценок размеров ядер и пространственных распределений как протонов, так и нейтронов. Предложенная методика определения ядерных параметров не только дополняет аналогичные исследования с помощью других пучков ускорителей (гамма-квантов, электронов, протонов и т. п.), но и обладает рядом преимуществ: простотой проведения сравнительных экспериментов в пучках пионов разного знака, а в ряде случаев получением результатов с большей относительной точностью или даже уникальных - для нейтронных распределений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод измерения DCX-сечений в процессах тг~ + А —> n~fgrw -f X, позволяющий выделить область действия SSCX-механизма, свободную от фона реакций с рождением дополнительных пионов [46, 47].

2. Результаты измерения спектров вылетающих пионов в процессе 7г~ + А —> тг^огш + Х для ядра 160 [46]-[49] при начальных энергиях Т0, равных 0,5 ГэВ, 0,59 ГэВ, 0,75 ГэВ и 1,1 ГэВ, а также [50] для ядер 6>7Li, 12С при Г0 = 0,59 ГэВ, 0,75 ГэВ и 1,1 ГэВ и ядер Al, Си, In, Та, Bi при Т0 = 0,59 ГэВ; зависимость инклюзивного сечения процесса двойной перезарядки от атомного номера ядра [50, 51] при 0,59 ГэВ.

3. Обнаружение энергетической DCX-аномалии: отсутствие резкого падения сечения с энергией для ядер 1бО, 6>7Li, 12С в интервале энергий 0,59 - 1,1 ГэВ [46, 51].

4. Оценка доминирующего вклада глауберовских неупругих перерассеяний в инклюзивную двойную перезарядку пиона при высоких энергиях [52] и указание на связь этого эффекта с короткодействующими iViV-корреляциями.

5. Количественные расчеты верхней и нижней границ для энергетической зависимости инклюзивного DCX-сечения на 16О [53] при энергиях 0,6-4 ГэВ в рамках подхода Грибова-Глаубера к неупругим перерассеяниям с учетом двухпионных промежуточных состояний в модели однопионного обмена.

6. Определение значения поправки на экранирование протона нейтроном в дейтроне и величины его глауберовского параметра ((r~"2)d)> уточненные новыми измерениями сечения процесса 7г~ + А —> п^оги) + (тг~ + X') на дейтроне [54]-[57], и величины сечения на свободном нейтроне [55]. Результаты измерения сечений указанного процесса на ядрах 6,7Li и определения величин (г2) в,7Li [57].

Личный вклад диссертанта

1. Постановка эксперимента на 3-м спектрометре ИТЭФ по изучению инклюзивного процесса двойной перезарядки пиона (DCX) на ядрах при высоких энергиях. Предложение метода для выделения области действия стандартного DCX-механизма двух последовательных однократных перезарядок (SSCX).

2. Руководство и непосредственное участие в проведении измерений, обработке данных и анализе результатов. Получение и проверка вывода о наблюдении аномалии в энергетической зависимости DCX-сечений на ядре 160, а также на 6Li, 7Ы и 12С.

3. Предложение независимого эксперимента по наблюдению DCX-аномалии на спектрометре SKS (КЕК, Япония). Руководство набором статистики и окончательный физический анализ результатов.

4. Проведение расчетов сечения DCX по МС-программам в стандартной модели SSCX и с учетом вклада неупругих перерассеяний для объяснения DCX-аномалии. Проверка применимости к DCX модели однопионного обмена, детальные расчеты амплитуд для предсказания энергетического хода DCX-сечения.

5. Предложение и проведение на 3-м спектрометре ИТЭФ эксперимента по раздельному измерению дифференциальных сечений инклюзивного рождения пионов пионами на протонах и нейтронах ядер для определения параметров нуклонных распределений.

6. Анализ результатов и получение в рамках глауберовского подхода величин поправки на экранирование протона в дейтроне, его глауберовского параметра и протонных rms-радиусов ядер изотопов 6Li и 7Li, а также идея оценки отношения нейтронных и протонных радиусов среднетяжелых ядер.

7. Подготовка текстов публикаций по всем экспериментальным работам, включенным в диссертацию.

Апробация работ

Выполненные с помощью трехметрового спектрометра ИТЭФ измерения, приведшие к обнаружению DCX-аномалии, получили подтверждение в эксперименте Т459 в КЕК (Tsukuba, Japan), поставленном на SKS в 1999 г. коллаборацией ИТЭФ/КЕК по предложению диссертанта и её коллег из ИТЭФ.

Конкретные результаты с наблюдением DCX-аномалии и её теоретической интерпретацией [46]-[53] и [61]-[72] (Части I и II) докладывались диссертантом и публиковались в трудах следующих международных конференций: Mesons and Nuclei at Intermediate Energies (Dubna, 1994) [61], Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chro-modynamics (Dubna, 1994,1996) [62, 63], Mesons and Light Nuclei (Straz pod Ralskem, 1995; Prague, 2001) [64, 65], "Meson 96" Workshop (Cracow, 1996) [66], 6th Conf.Intersections of Particle and Nuclear Phys., CIPANP97 (Big Sky, USA, 1997) [67], XVII Particles and Nuclei Intern. Conf. PANIC05 (Santa Fe, USA, 2005) [68].

Отдельные материалы по изучению DCX были представлены в секционных докладах на сессиях отделения РАН (1994-2004); обзорные материалы докладывались диссертантом на международных рабочих совещаниях и семинарах - в Phys. Inst., Univ. Tubingen (Oberjoch, Germany, 1993, 1998), в ИТЭФ (Москва, 1994, 2003), в Univ. of Valencia (Valencia, Spain, 1995), в I. Inst. Experimentalphys., Univ. Hamburg (Hamburg, Germany, 1998), в ПИЯФ (С.-Петербург, 2003) и в Lab. Nucl. Science, MIT (Boston, USA, 2005).

Коллектив трехметрового спектрометра представлял аналогичную приведенной выше информацию в следующих докладах: Intern. Conf. on Physics with GeV-Particle Beams (Juelich, Germany, 1994) [69], Nuclear and Particle Physics with Meson Beams in the 1-GeV Region (INS, Tokyo, Japan, 1995) [70], XIV Intern. Conf. on Particles and Nuclei (Williamsburg, USA, 1996) [71], 7th Intern. Symp. on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon (Vancouver, B.C., Canada, 1997) [72].

Результаты [54]-[60], изложенные в Части III, были представлены частично в виде докладов диссертанта и опубликованы в трудах конференций молодых ученых в Нор-Амберде (1979) и Ташкенте (1981) и Совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра в Алма-Ате (1984). Основные сведения по измерению экранирования протонов докладывались на секционных заседаниях сессий ОЯФ АН СССР ( 1978-1984); более подробные сведения были изложены диссертантом на семинарах в ЛИЯФ (1979), ИФВЭ (1979), ЛВЭ ОИЯИ (1979), ИЯИ ММФ (1979), ЛЯП ОИЯИ (1980).

Публикации

Основные работы автора по новым экспериментальным и теоретическим результатам, представленным в диссертации, перечислены в предыдущих подразделах (см. [46]-[72] в Списке работ, включенных в диссертацию). Полный список публикаций по материалам диссертации включает также работы с участием автора [18]-[21], [73], связанные с трехметровым магнитным спектрометром и методикой обработки экспериментальных результатов.

Основные материалы диссертации публиковались в таких реферируемых журналах, как Письма в ЖЭТФ, Ядерная физика, Nuclear Physics A, Nuclear Physics В, Journal of Physics G, Physical Review Сив других изданиях (из них семь публикаций - в журналах из перечня ВАК 2006 г.), а также в трудах российских и международных конференций.

Часть I. Экспериментальные исследования инклюзивной двойной перезарядки пионов на ядрах при энергиях 0,5 -1,1 ГэВ

Основные результаты диссертации:

1. Впервые предложен и использован метод измерения DCX-сечений в инклюзивных реакциях при высокой энергии, позволяющий выделить область, где следует изучать действие основного SSCX-механизма двух последовательных однократных перезарядок пиона на двух однотипных нуклонах ядра.

2. На трехметровом спектрометре ИТЭФ впервые измерены спектры т+-мезонов, вылетающих вперед ({в) ~ 5°) из реакции (DCX) на ядрах от 6Li, до Bi при следующих значениях начальных импульсов (кинетических энергий) и разницы ДТ энергий начального и конечного пионов: i) для 6Li, 7Li и 160 при 0,72 ГэВ/с (0,59 ГэВ), ДТ = 0-250 МэВ (и отдельно для 6Li, 7Li, 12С, 160, Al, Си, In, Та и Bi при ДТ = 0-150 МэВ);

И) для 6Li, 7Li, 12С и 160 при 0,89 ГэВ/с (0,75 ГэВ), ДТ = 0-150 МэВ; iii) для 6Li, 7Li, 12С и 160 при 1,25 ГэВ/с (1,1 ГэВ), ДТ= 0-150 МэВ.

3. Впервые получена зависимость сечений реакции (DCX) от атомного номера при 0,59 ГэВ. Эта зависимость хорошо описывается законом Аа при величине а = 0, 68 ± 0,04, близкой к 2/3.

4. Обнаружено аномальное энергетическое поведение сечений реакции (DCX) в диапазоне 0,59 - 1,1 ГэВ на 6Li, 7Li, 12С и 1бО: измеренные сечения уменьшаются с энергией относительно медленно и превышают расчетные в стандартном SSCX-механизме по крайней мере в 2-5 раз при 0,75 - 1,1 ГэВ.

В эксперименте на SKS (КЕК) измерены такие же как в п.(2.) спектры на 160 при 0,62 ГэВ/с (0,5 ГэВ), ДТ = 0 - 165 МэВ, и при 0,89 ГэВ/с (0,75 ГэВ), ДТ = 0 -300 МэВ). Полученные на основе этих спектров значения сечений подтверждают заключение о наличии DCX-аномалии.

5. В рамках МС-программы каскадного типа для SSCX-механизма с дополнительным учетом влияния внутриядерной среды впервые выполнены расчеты ДТ-спектров и энергетического хода инклюзивного DCX-сечения на 160 для энергий 0,4 - 2 ГэВ, а также А-зависимости DCX-сечения при 0,59 ГэВ.

6. Впервые в рамках формализма Грибова для описания инклюзивных адрон-ядерных процессов обнаружен преобладающий вклад нового DCX-механизма с учетом неупругих перерассеяний (IR) и связь IR с короткодействующими NN-корреляциями. В рамках модели ОРЕ для DCX и подходе Грибова-Глаубера впервые выполнен расчет коридора энергетического хода инклюзивного DCX-сечения на 16О до энергии 4 ГэВ на основе SSCX-механизма с включением эффекта IR и получено заключение о возможности объяснения DCX-аномалии.

7. Обоснована возможность при энергиях ~ 1 ГэВ и выше прямого исследования эффектов неупругих перерассеяний пиона на нуклонах в ядерной материи на базе использования уникальных свойств инклюзивных DCX-процессов, в которых эти эффекты доминируют.

8. В 7г-пучке протонного синхротрона У-10 с импульсом 2,6 ГэВ/с на водороде и дейтерии измерены спектры вылетающих вперед тг+ для реакции (5CR) с рождением дополнительного пиона. Из найденного значения поправки на экранирование протона определена величина глауберовского параметра дейтрона (r~2)d = 0,32 ± 0, 04 Фм-2, согласующаяся с известными данными, полученными другими методами. Впервые с учетом экранирования . нейтрона протоном в дейтроне получены сведения о М^-спектре процесса 7Г~ -f п —» тт+ + X на свободном нейтроне и его сечении в области > (n^N + 2m7X)2. Впервые серия измерений была осуществлена на двух литиевых мишенях, содержащих 6Li и 7Li. На основе описания ядер в модели независимых частиц были получены rms-радиусы этих изотопов, хорошо согласующиеся с известными по литературе.

9. В попеременно используемых 7г+- и 7г--пучках при 2,6 ГэВ/с были впервые измерены М\-зависимости дифференциальных сечений d2 а{~к+) / dVLdM^ и d2a(7r~)/dQ,dMx и интегралы от них, 1+ и на ядрах С и Bi. Определение /+// в одном опыте на пучках тг^/п' (при введении поправок на эффекты

Благодарности

В ходе получения результатов, представленных в диссертации, я ощущала поддержку многих сотрудников ИТЭФ и, особенно, моих коллег из лаборатории трехметрового спектрометра и её руководителя И.А.Радкевича. Пользуюсь возможностью назвать тех из них, чье содействие было наиболее существенным.

Я благодарна В.В.Кишкурно, В.В.Куликову, а также П.А.Мурату за их вклад в работы по экранированию нуклонов и определению размеров нуклонных распределений в ядрах.

Во всех экспериментах по двойной перезарядке пиона, основная часть материалов которых была обработана при участии Б.М.Абрамова, большую роль сыграл В.В.Куликов, которому я благодарна за постоянную помощь и советы.

Моя особая благодарность адресована физикам-теоретикам, идеи и расчеты которых были использованы в наших совместных работах. Прежде всего это относится к А.Б.Кайдалову, а также Л.А.Кондратюку, и М.Висенте-Вакасу и Л.Альварецу-Русо - сотрудникам Е.Осета, который проявляет постоянный интерес к нашими DCX-исследованиям.

Я хочу поблагодарить также руководителей научных семинаров за приглашение представить результаты нашей работы по двойной перезарядке, в частности А.А.Воробьева (ПИЯФ), А.Г.Долголенко (ИТЭФ), Дж.Мэтьюс (J.L.Matthews, MIT) и, особенно, Г.А.Лексина (ИТЭФ).

Вместе с моими коллегами из ИТЭФ, инициаторами постановки DCX-эксперимента в Цукубе (КЕК), я благодарна нашим коллабораторам по совместному эксперименту ИТЭФ/КЕК - прежде всего, О.Хашимото, Х.Ноуми, а также П.Саха и другим.

Я признательна М.В.Данилову, который официально поддержал наше сотрудничество с университетом Тохоку, связанное с проведением измерений на спектрометре SKS.

Я ценю дружескую помощь К.Г.Борескова и А.Г.Долголенко при подготовке текста автореферата и материалов для презентации диссертации.

Мне приятно поблагодарить всех, кто не пожалел времени, чтобы помочь мне при оформлении диссертации, в частности, А.С.Кингсепа - за советы и критические замечания, и, особенно, И.С.Цукермана и И.И.Цукермана - за их работу по набору и редактированию текстов.

В заключение назову тех сотрудников нашей лаборатории, неформальную поддержку, дружеское участие и повседневную помощь которых я имела привилегию получать во время нашей многолетней совместной работы.

Это Боря Абрамов, Юра Бородш^ТЯгорь Духовской, Володя Кишкурно, Слава Куликов, Миша Мацюк, Паша Мурат, Коля Ткач, Лена Турдакина, Витя Федорец и Стасик Франковский. ферми-движения и на кулоновское взаимодействие) позволят развить независимый способ определения отношения (г2)п/{т2)р, в значительной мере лишенный ошибок эксперимента и теоретического расчета связи сечения с (г2).

Благодарности

В ходе получения результатов, представленных в диссертации, я ощущала поддержку многих сотрудников ИТЭФ и, особенно, моих коллег из лаборатории трехметрового спектрометра и её руководителя И.А.Радкевича. Пользуюсь возможностью назвать тех из них, чье содействие было наиболее существенным.

Я благодарна В.В.Кишкурно, В.В.Куликову, а также П.А.Мурату за их вклад в работы по экранированию нуклонов и определению размеров нуклонных распределений в ядрах.

Во всех экспериментах по двойной перезарядке пиона, основная часть материалов которых была обработана при участии Б.М.Абрамова, большую роль сыграл В.В.Куликов, которому я благодарна за постоянную помощь и советы.

Моя особая благодарность адресована физикам-теоретикам, идеи и расчеты которых были использованы в наших совместных работах. Прежде всего это относится к А.Б.Кайдалову, а также Л.А.Кондратюку, и М.Висенте-Вакасу и Л.Альварецу-Русо - сотрудникам Е.Осета, который проявляет постоянный интерес к нашими DCX-исследованиям.

Я хочу поблагодарить также руководителей научных семинаров за приглашение представить результаты нашей работы по двойной перезарядке, в частности А.А.Воробьева (ПИЯФ), А.Г.Долголенко (ИТЭФ), Дж.Мэтьюс (J.L.Matthews, MIT) и, особенно, Г.А.Лексина (ИТЭФ).

Вместе с моими коллегами из ИТЭФ, инициаторами постановки DCX-эксперимента в Цукубе (КЕК), я благодарна нашим коллабораторам по совместному эксперименту ИТЭФ/КЕК - прежде всего, О.Хашимото, Х.Ноуми, а также П.Саха и другим.

Я признательна М.В.Данилову, который официально поддержал наше сотрудничество с университетом Тохоку, связанное с проведением измерений на спектрометре SKS.

Я ценю дружескую помощь К.Г.Борескова и А.Г.Долголенко при подготовке текста автореферата и материалов для презентации диссертации.

Мне приятно поблагодарить всех, кто не пожалел времени, чтобы помочь мне при оформлении диссертации, в частности, А.С.Кингсепа - за советы и критические замечания, и, особенно, И.С.Цукермана и И.И.Цукермана - за их работу по набору и редактированию текстов.

В заключение назову тех сотрудников нашей лаборатории, неформальную поддержку, дружеское участие и повседневную помощь которых я имела привилегию получать во время нашей многолетней совместной работы.

Это Боря Абрамов, Юра Бородин, Сережа Булычев, Игорь Духовской, Володя Кишкурно, Слава Куликов, Миша Мацюк, Паша Мурат, Коля Ткач, Лена Турдакина, Витя Федорец и Стасик Франковский.

Заключение

Представленные в диссертации работы связаны с наблюдением при высоких энергиях инклюзивных пионных процессов на ядрах, в которых фиксируется только вылет вперед пиона с зарядом, противоположным начальному:

7Г+ + А - 7Г%rvi + X.

В двух исследуемых кинематических областях эти реакции описываются различными механизмами и представляют собой явления разного типа. В кинематическом интервале mN + m^)2 <Ml< (mN + 2m1T)2, (SCR) где определено в приближении взаимодействия пиона с одним из квазисвободных нуклонов ядра А, эти процессы являются фактически реакциями неупругого рассеяния начального пиона с одновременным рождением противоположно заряженного: поэтому участие протонов/нейтронов ядра сводится только к экранированию (screening: SCR) нейтронов/протонов в 7г+/7г~-пучках, соответственно. В кинематике

О < ДТ = Т0-Т<т7г, (DCX) где ДТ - разность кинетических энергий начального и вылетающего вперед пиона, запрещено рождение дополнительного пиона и в случае 7г~-пучка происходит двойная перезарядка начального пиона (double charge exchange: DCX) на двух протонах ядра, отвечающая стандартному механизму с двумя последовательными однократными перезарядками (two sequential single charge exchanges: SSCX).

Как следует из перечисленных далее экспериментальных результатов и их теоретической интерпретации в рамках, соответственно, глауберовского квантовомеханического рассмотрения и грибовского квантовополевого подхода в модели однопионного обмена, работы по наблюдению обсуждаемых процессов в интервалах SCR и DCX открывают два новых направления исследований, ранее не рассматривавшихся в релятивистской ядерной физике пионов.

Первое направление обеспечивает ряд преимуществ при определении эффективных радиусов ядер на основе измерения эффекта экранирования протонов, обусловленного упругим перерассеянием пиона на одном из нуклонов ядра.

Второе направление создает уникальную перспективу возможного наблюдения на эксперименте DCX-реакций в интервале DCX на уровне сечений не ниже нескольких мкбарн/стерадиан на средних ядрах в области энергий 1-4 ГэВ, что обусловлено исключительно эффектами неупругих пионных перерассеяний.

1. High-energy deuterori cross sections. Phys. Rev., 100 (1955) 2422. Р.Глаубер

2. Теория столкновений адронов высокой энергии с ядрами. УФН, 103 (1971) 6413. В.Н.Грибов

3. Глауберовские поправки и взаимодействие адронов с ядрами при высоких энергиях. ЖЭТФ, 56 (1969) 892

4. В.М.Колыбасов и М.С.Маринов Взаимодействие частиц высокой энергии с дейтронами. УФН, 109 (1973) 137

5. V.Franco, and R.J.Glauber High-energy deuteron cross sections. Phys. Rev., 142 (1966) 1195

6. R.G.Parsons, J.S.Trefi! and S.D.Drell Double-charge-exchange scattering of pions from nuclei. Phys. Rev., 138 (1965) B847

7. M.Bleszynski and R.J.Glauber

8. Pion double charge exchange and nuclear correlations. Phys. Rev., C36 (1987) 681; E.Bleszynski, M.Bleszynski and R.Glauber

9. Detection of nucleon correlations via pion double-charge-exchange reactions. Phys. Rev. Lett., 60 (1988) 14838. О.Д. Далькаров

10. Частное сообщение, май 19949. R.M. Brown et al.

11. Experimental results on the reactions ir~p —> nnN in the c.m. energy range 1400-2000 MeV. Phys. Rev., D4 (1971) 269312. R.A.Lundy et al.

12. Zero-degree production of high-momentum7r", mesons by 7r~ mesons incident on nuclei. Phys. Rev. Lett., 20 (1968) 283

13. J.-B.Jeanneret, M.Bogdanski, and E.Jeannet

14. Double charge exchange and one-pion production in + 4He collisions at 1.7 GeV/c. Nucl. Phys., A350 (1980) 345

15. Ю.А.Батусов, С.А.Бунятов, В.М.Сидоров, В.А.Ярба Двойная перезарядка 7г+-мезонов.

16. Письма в ЖЭТФ, 46 (1964) 817

17. Ю.А.Батусов, С.А.Бунятов и др.

18. Образование мезонов мезонами и двойная перезарядка 7г~ -мезонов на ядрах в фотоэмульсии в интервале энергий 200-375 МэВ. ЯФ, 9 (1969) 378

19. И.А.Радкевич, В.В.Владимирский, В.В.Соколовский, А.М.Благородов Магнитный трековый спектрометр с искровыми камерами.1. ПТЭ, №4 (1964) 54

20. И.А.Духовской, В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов,.,.,И.А.Радкевич, В.В.Соколовский и др.3.х метровый магнитный спектрометр.

21. ПТЭ, 1974 (депонировано в ВИНИТИ: №897-74 Деп.)

22. И.Н.Бородина, ., В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др.

23. Программа обработки снимков трехметрового магнитного спектрометра с искровыми камерами на автоматическом устройстве (типа HPD) ПСП-1 ИТЭФ.

24. Тр. межд. симпоз. по вопросам автоматизации обработки данных с пузырьковых и искровых камер. Дубна, ОИЯИ, D10-6142, 316 (1971)

25. О.Н.Балошин, В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова и др.

26. Определение параметров отображения точки из фотографируемого пространства на плоскость пленки.

27. Препринт ИТЭФ № 796 (1971)

28. В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др.

29. Увеличение точности восстановления координат при фотографировании через отражающие ипреломляющие поверхности. Препринт ИТЭФ № 23 (1973)

30. В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов

31. Программы статистической обработки данных с 3-х метрового магнитного спектрометра. Препринт ИТЭФ № 42 (1973)22. В.В.Кишкурно

32. Методы обработки данных на Зг-метровом магнитном спектрометре и изучение рождения р-мезона назад в реакции п~р —> рр~ при импульсах 1,80-^3,25 ГэВ/с. Кандидатская диссертация, ИТЭФ, М., 1973

33. Б.М.Абрамов,., А.П.Крутенкова, В.В.Куликов,., Е.Н.Турдакина и др.

34. Использование квазиупругого пион-протонного рассеяния назад при 0.7 ГэВ/с для изучения ферми-движения в легких ядрах. Письма в ЖЭТФ, 71 (2000) 524

35. Б.М.Абрамов,., А.П.Крутенкова, В.В.Куликов,., Е.Н.Турдакина и др.

36. Помск эффектов ядерной среды в квазиупругом пион-дейтронном рассеянии назад на 6Li. Письма в ЖЭТФ, 74 (2001) 504

37. Б.М.Абрамов,., А.П.Крутенкова, В.В.Куликов, и др.

38. Квазиупругое выбивание тритонов из ядер 6Li и 7Li пионами промежуточных энергий. Письма в ЖЭТФ, 80 (2004) 244

39. Б.М.Абрамов,., А.П.Крутенкова, В.В.Куликов,., Е.Н.Турдакина и др.

40. Квазиупругое выбивание дейтронов и тритонов из изотопов лития пионами промежуточных энергий.1. ЯФ, 68 (2005) 50327. T.Fukuda et al.

41. The superconducting kaon spectrometer SKS. Nucl. Instrum. Methods, A361 (1995) 48528. H. Noumi et al.

42. Sigma nucleus potential in A = 28.

43. Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 072301; Erratum ibid., 90 (2003) 04990229. H. Noumi et al.

44. Sigma nucleus interactions in medium to heavy nuclei. Nucl. Phys., A721 (2003) 995;1. P.K. Saha

45. Study of E-nucleus potential by the , K+) reaction.

46. PhD thesis, High Energy Accelerator Research Organization, 2001; KEK Report 2001-17;1. P.K. Saha et al.

47. Study of sigma-nucleus potential by the (тг~, K+) reaction on medium-to-heavy nuclear targets. Phys. Rev., С70 (2004) 044613; P.K. Saha et al.

48. Production of the neutron-rich hypernucleus д°1Л in the (я--, K+) double charge-exchange reaction. Phys. Rev. Lett., 94 (2005) 05250230. O.Hashimoto

49. Future experimental projects with the superconducting kaon spectrometer, in Perspectives of Meson Science (North-Holland, 1992), Chapt. 19, p. 547; Preprint Tokyo Univ., INS-844, Tokyo (1990); T. Nagae,

50. The future program in DCX and KEK.

51. Second LAMPF Workshop on Pion-Nucleus Double Charge Exchange (Los Alamos, New Mexico, USA), World Sci., 1990, p. 57031. К.Н.Мухин

52. Экспериментальная ядерная физика. Кн. 2. Физика элементарных частиц". Энергоатомиздат, М., 1993

53. ПРОГРАММА исследований на адронных пучках ускорителя У-10 ИТЭФ. (Под ред. В.В.Владимирского, В.П.Канавца и В.Т.Смолянкина)

54. ИТЭФ, М., 1998; hep-ex/990200733. Г.А.Лексин

55. Взаимодействие частиц высокой энергии с ядрами.1. школа физики ИТЭФ, 1 (1975) 90; Г.А.Лексин1. Ядерный скейлинг.

56. I школа физики ИТЭФ, 2 (1975) 5; IV школа физики ИТЭФ, 2 (1977) 5; В сб. "Элементарные частицы", М., ИТЭФ34. Б.В.Гаврилов, Г.А.Лексин

57. Глубоконеупругие ядерные реакции.

58. X школа физики ИТЭФ, 1 (1983) 46;1. Б.В.Гаврилов, Г.А.Лексин

59. Образование дейтронов в ядерных реакциях при высоких энергиях.

60. XII школа физики ИТЭФ, 1 (1985) 22;1. Б.В.Гаврилов, Г.А.Лексин

61. Глубоко-неупругие ядерные реакции. Новые данные и аспекты анализа. 4 (1985) 108;

62. В сб. "Элементарные частицы", М., ИТЭФ35. M.Arima and R.Seki

63. Elastic and charge exchange pion-nucleus interaction at 800 MeV/c and above.

64. Second LAMPF Workshop on Pion-Nucleus Double Charge Exchange (Los Alamos, New Mexico, USA), World Sci., 1990, p. 41936. E.Oset and D.Strottman

65. High-energy pion-induced double charge exchange and isovector renormalization. Phys. Rev. Lett., 70 (1993) 146; E.Oset, D.Strottman, H.Toki, J.Navarro

66. Core polarization phenomena in pion-nucleus charge-exchange reactions above the delta resonance. Phys. Rev., C48 (1993) 2395

67. И.И.Воробьев и Л.С.Новиков

68. Наблюдение двухступенчатого глауберовского процесса в двойной перезарядке 7г+-мезонов на ядрах.

69. Письма в ЖЭТФ, 33 (1981) 295

70. И.И.Воробьев, Л.С.Новиков и А.Ф.Бузулуцков Двойная перезарядка тг+-мезонов с импульсом 2,9 ГэВ/с. ЯФ, 36 (1982) 417

71. Б.М.Абрамов,.,В.В.Кишкурно, Л.А.Кондратюк, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др. Измерение эффекта экранирования протона в дейтроне в реакции двойной перезарядки пиона. Письма в ЖЭТФ, 24 (1976) 26141. L.A.Kondratyuk

72. Collision theory for nuclear interactions at intermediate and high energies. EVascati preprint LNF-74/63(L) (1974)42. Л.А.Кондратюк

73. Новые теоремы о взаимодействии в конечном состоянии при развале дейтрона. ЯФ, 24 (1976) 47743. А.П.Крутенкова

74. Инклюзивные процессы тг~p(d) —> тг+Х и -п~р —► АХ с вылетом регистрируемой частицы вперед при импульсах ро ~ 2 -г 3 ГэВ/с. Кандидатская диссертация, ИТЭФ, М., 19781. K.K.Seth et al.

75. Angular distributions for the reaction 180(7Г+, 7r~)J8Ne and pion double-charge-exchange form factors. Phys. Rev. Lett., 43 (1979) 1574

76. A.B.Kaidalov, A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov

77. P08: Pion double charge exchange on oxygen at J-PARC (proposal of experiment), http://j-pare.jp/NuclPart/pac0606/pdf/p08-Krutenkova.pdf (April 2006); A.P.Krutenkova

78. Pion double charge exchange on oxygen at J-PARC. Presentation at the 2nd РАС meeting, Jan. 11 2007

79. В.M.Abramov,., A. В. К aidalo v, A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov,.,L.Alvarez-Ruso, M.J.Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on 160 at 0.6-1.1 GeV.

80. Nucl. Phys., A723 (2003) 389; nucl-ex/0211016

81. Б.М.Абрамов,.,М.Х.Висенте-Вакас,.,А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др. Инклюзивная двойная перезарядка тг~-мезонов на ядре1б0при энергиях 600 и 750 МэВ.1. ЯФ, 59 (1996) 399

82. А.П.Крутенкова, О.Хашимото, Т.Ватанабе, Х.Ноуми, П.К.Саха, Д.Абе, А.Б.Кайдалов, В.В.Куликов и др.

83. Измерение инклюзивной двойной перезарядки пиона на 16 О при 2 о >0.5 ГэВ на спектрометре SKS в КЕК.1. ЯФ, 68 (2005) 495

84. A.P.Krutenkova, T.Watanabe, D.Abe, Y.Fujii, O.Hashimoto, V.V.Kulikov et al. Inclusive pion double charge exchange on lsO above the A resonance.

85. Phys. Rev., C72 (2005) 037602; nucl-ex/0502017

86. В.М.Абрамов, Л.Альварец-Русо,. , М.Х.Висенте-Вакас, . , А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др. Спектры быстрых 7г+-мезонов из реакции А —> тг+ 4- X на ядрах кислорода и лития при 0.59 ГэВ.1. ЯФ, 65 (2002) 253

87. Б.М.Абрамов, Л.Альварец-Русо, . , М.Х.Висенте-Вакас, . , А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и др. ^-зависимость инклюзивной двойной перезарядки пиона.1. ЯФ, 68 (2005) 1336

88. A.B.Kaidalov and A.P.Krutenkova

89. Pion double charge exchange on nuclei and inelastic rescatterings. Yad. Fiz., 60 (1997) 1334

90. A.B.Kaidalov and A.P.Krutenkova1.plications of inelastic rescattering for pion double charge exchange on nuclei. J. Phys., G27 (2001) 893

91. B.M.Abramov, I.A.Dukhovskoy, V.S.Fedorets, V.V.Kishkurno, L.A.Kondratyuk, A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov et al.

92. Measurement of the proton screening correction in a deuteron for reactions 7r~ +p{d) —> тг+ + X. Nucl. Phys., B157 (1979) 189

93. Б.М.Абрамов, И.А.Духовской, В.В.Кишкурно, Л.А.Кондратюк, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и ДР

94. Сечение процессов -к~р —> 7г+Х~ -ir~d —>■ п+Х~ и поправка на экранирование протона. Труды IV Конференции молодых ученых ЕрФИ (Нор-Амберд, 1979), Ереван, 1980, стр. 52-57

95. Б.М.Абрамов, И.А.Духовской, В.В.Кишкурно, Л.А.Кондратюк, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов и ДР

96. Об эффекте экранирования протона в дейтроне в реакции двойной перезарядки тт~-мезона. ЯФ, 33 (1981) 733

97. Б.М.Абрамов, И.А.Духовской, В.В.Кишкурно, Л.А.Кондратюк, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов, М.А.Мацюк, П.А.Мурат и др.

98. Об определении (г2) ядер изотопов лития из данных по реакциям 6'71л(7г-,7г+)Х. Научно-технич. сб. "Проблемы ядерной физики и космических лучей" (Харьков, 1987, № 27), стр. 53-57

99. Б.М.Абрамов, И.А.Духовской,., В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов, М.А.Мацюк, П.А.Мурат и др.

100. Сравнительное изучение инклюзивных реакций 7г~ А —-> тГгX на изотопах лития при 2,6 ГэВ/с. Препринт ИТЭФ-134 (1983)

101. Б.М.Абрамов, И.А.Духовской, В.В.Кишкурно, А.П.Крутенкова, В.В.Куликов, М.А.Мацюк, П.А.Мурат и др.

102. Исследование инклюзивных реакций двойной перезарядки 7г+- и 7г~~мезонов на ядрах 12С и 209Biпри 2,6 ГэВ/с.1. Препринт ИТЭФ-158 (1984)

103. А.П.Крутенкова и И.С.Цукерман

104. Инклюзивное образование пионов пионами на ядрах и определение среднеквадратичных радиусов распределений протонов и нейтронов. ЯФ 70 (2007) в печати

105. B.M.Abramov,. , A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on oxygen-16 at intermediate energies.1.tern. Conf. on Mesons and Nuclei at Intermediate Energies (Dubna, May 1994); World Sci., 1995, p. 516-519

106. B.M.Abramov, I.A.Dukhovskoy, V.S.Fedorets, ., A.P.Krutenkova, et al. Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above 500 MeV.

107. XII Intern. Seminar on High Energy Physics Problems (ISHEPP XII, Dubna, 1994), Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics, Dubna, 1997, Vol.1, p. 305-308

108. A.B.Kaidalov and A.P.Krutenkova1.elastic Glauber rescatterings and pion double charge exchange on nuclei.

109. XIII Intern. Seminar on High Energy Physics Problems (ISHEPP XIII, Dubna, 1996), Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics, Dubna, 1998, Vol.11, p. 53-57

110. B.M.Abramov, . , A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above 0.5 GeV.

111. Mesons and Light Nuclei (Straz pod Ralskem, Czech Republic, 1995); Few-Body Systems Suppl., 9 (1995) 237-240

112. B.M.Abramov, L.Alvarez-Ruso, . , A.B.Kaidalov, A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas

113. The ITEP study of inclusive pion double charge exchange: experiment and interpretation.

114. Mesons and Light Nuclei (8th Conf., Prague, 2-6 July 2001), AIP Conf. Proc., Melville, N.Y., 603(2001)515.518

115. B.M.Abramov, . , A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas An anomaly in inclusive pion double charge exchange on 160 at about 1 GeV. "Meson 96" Workshop (Cracow, 1996), Acta Phys. Polon., B27 (1996) 3051-3054

116. A.B.Kaidalov and A.P.Krutenkova

117. Pion double charge exchange on nucleus and the two-pion intermediate states.6th Conf. on Intersections of Particle and Nuclear Phys., CIPANP 97 (Big Sky, MT, USA, 27 May 2 June 1997) AIP Conf. Proc., Woodbury, N.Y., 412 (1997) 720-721

118. A.P.Krutenkova (for the SKS/KEK-ITEP Collaboration) Does inclusive pion DCX drop rapidly above 0.5 GeV?

119. XVII Particles and Nuclei Intern. Conf. (PANIC 05, Santa Fe, USA, 2005); Melville, New York, 2006, p.516.518

120. B.M.Abramov, . , A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei near 1 GeV.1.tern, conf. on Physics with GeV-Particle Beams (Juelich, Germany, 1994); World Sci., 1995, p. 447-451

121. B.M.Abramov, S.A.Bulychjov, I.A.Dukhovskoy, . , A.P.Krutenkova et al. Inclusive pion double charge exchange on Oxygen-16 at 590 and 750 MeV.

122. Proc. 23rd INS Int. Symposium on Nuclear and Particle Physics with Meson Beams in the 1-GeV/c Region. Tokyo, Japan, 15-18 Mar 1995.

123. Nuclear and Particle Physics with Meson Beams in the 1-GeV Region (INS, Tokyo, Japan, 1995). Univ. Academy Press. Tokyo, Japan, 1995, p. 343-344

124. B.M.Abramov, . , A.P.Krutenkova, V.V.Kulikov, . , M.J.Vicente Vacas Inclusive pion double charge exchange on light nuclei above the delta resonance region. PANIC-96 (Williamsburg, USA, 1996), World Sci., 1996, p. 317-318

125. Energy dependence of backward 7r~ d elastic scattering in the 1-2 GeV region. Nucl. Phys., A372 (1981) 30174. F.C.Frank

126. Hypothetical alternative energy sources for the "second meson" events. Nature, 160, No.4068 (1947) 525

127. Ю.А.Батусов, Н.П.Богачев, В.М.Сидоров, И.Чулли

128. Образование мезонов 7г+-мезонами с энергией 280 Мэв на ядрах в фотоэмульсии. Докл. АН СССР, 128 (1959) 49176. Ю.А.Батусов

129. Двойная перезарядка П-мезонов. Кандидатская диссертация, ОИЯИ, Дубна, 196777. T.Marks et al.

130. Observation of the pion double-charge-exchange reaction 180(7r+,7r~)18Ne. Phys. Rev. Lett., 38 (1977) 149

131. Р.П.Джибути и Р.Я.Кезерашвили Двойная перезарядка тг-мезонов на ядрах. ФЭЧАЯ, 16 (1985) 117379. H.Clement

132. Pionic charge exchange in nuclei. Progr. Part. Nucl. Phys., 29 (1992) 175

133. M.B.Johnson and C.L.Morris

134. Pion double charge exchange in nuclei. Annu. Rev. Nucl. Part. Sci., 43 (1993) 165

135. Strong interaction physics with pions at LAMPF (Report of the study group on future opportunities at LAMPF. Editors: M.B.Johnson and J.L.Matthews)1. Report LA-UR.-95-1858

136. R.Bilger, H.Clement, M.Schepkin

137. Signature of a nNN resonance in pionic double charge exchange at low energies. Phys. Rev. Lett., 71 (1993) 4283. R.Bilger et al.

138. Evidence for a dibaryon resonance in the pionic double charge exchange. Z. Phys., A343 (1992) 49184. B.Martemyanov, M.Schepkin

139. Possible signature of narrow dybaryon resonance in pion nucleus interaction. JETP Lett., 53 (1991) 13985. Yu.A.Batusov et al.

140. Resonant behaviour in double charge exchange reaction on тт"1"-mesons on the nuclear photoemulsion. Eur. Phys. J., A28 (2006) 11; hep-ph/0512312

141. N.Auerbach, W.R. Gibbs et al.

142. Pion double charge exchange and the nuclear shell model. Phys. Rev. Lett., 59 (1987) 1076 ; N.Auerbach, W.R. Gibbs et al.

143. Pion-nucleus double charge exchange and the nuclear shell model. Phys. Rev., С 38 (1988) 1277

144. W.R.Gibbs, G.N.Ginocchio and N.Auerbach

145. Pion double charge exchange: two uucleon correlations. Comm. Nucl. Part. Phys., 20 (1991) 14188. H.W.Baer et al.

146. Double analog transition 48Са(тг+, 7i-)48Ti at 35 and 50 MeV. Phys. Rev., C35 (1987) 142589. Z.Weinfeld et al.1.w-energy pion double charge exchange on Ca isotopes. Phys. Rev., C37 (1987) 902; Z.Weinfeld et al.

147. Pion induced transitions to double isobaric analog states at 35-MeV on If (7/2) shell nuclei. Phys. Lett., B237 (1990) 3390. A.Williams et al.

148. Pion double charge exchange above the Д(1232) resonance. Phys. Lett., B216 (1989) 1191. E. Oset and D. Strottman

149. Pion-nucleus single-charge exchange above the resonance. Phys. Rev., С 42 (1990) 245492. S.Rokni et al.1.obaric-analog-state transitions in pion charge-exchange reactions above the A(1232) resonance. Phys. Lett., B202 (1988) 3593. M.J.Vicente Vacas

150. Pion nucleus reactions at high energies.

151. M.J.Vicente Vacas, M.Kh.Khankhasayev, S.G.Mashnik Inclusive pion double-charge-exchange above .5 GeV.

152. Preprints Dept de Fi'sica Teorica, Univ. Valencia FTUV/94-73 and IFIC/94-70; nucl-th/9412023

153. P.A.M.Gram, S.A.Wood, E.R.Kinney et al.

154. Dependence of the cross section for inclusive pion double charge exchange on nuclear mass and charge. Phys. Rev. Lett., 62 (1989) 1837

155. S.A.Wood, J.L.Matthews, E.R.Kinney et al.

156. Systematics of inclusive pion double charge exchange in the delta resonance region. Phys. Rev., C46 (1992) 1903

157. M.Yuly, W.Fong, E.R.Kinney, C.J.Maher, J.L.Matthews et al. Pion double charge exchange and inelastic scattering on 3He. Phys. Rev., C55 (1997) 184897. M.Alqadi and W.R.Gibbs

158. Pion double charge exchange on 4He. Phys. Rev., C65 (2002) 04460998. N.Carayannopoulos et al.

159. Double charge exchange in 7r+-Helium scattering. Phys. Rev. Lett., 20 (1968) 121599. F.Gaille et al.

160. Experimental study of the double charge exchange reaction тг+ Ч-^Не —> 7r~ + 4p between 1.5 and 2.0 GeV/c.

161. Nuovo Cimento, 40A (1977) 31

162. M.Bogdanski, J.-B.Jeanneret et E.Jeannet

163. Etude experimentale de la reaction тг+ 4He —> тг+7r~ppd a 1.7 GeV/c. Helv. Phys. Acta, 51 (1978) 383101. J.-F.Germond and C.Wilkin

164. Exchange currents effects in pion double charge exchange from 4He.1.tt. Nuovo Cim. 13 (1975) 605;

165. M.R.Robilotta and C.Wilkin

166. On the pion-deuteron scattering length.

167. J. Phys. G: Nucl. Phys., 4 (1978) L115

168. О.Д.Далькаров и И.С.Шапиро

169. О механизме процесса двойной перезарядки на ядрах. ЯФ, 7 (1968) 562; O.D.Dalkarov and I.S.Shapiro

170. On the mechanism of the double x-meson charge exchange on nuclei and on the existence of "isonuclei". Phys. Lett., B26 (1968) 706103. B.M.Abramov et al.

171. Eight-channel large-aperture high-pressure Cherenkov detector. Nucl. Instrum. Methods, A248 (1986) 203104. R.A.Arndt et al.

172. Updated analysis of 7rN elastic scattering data to 2.1 GeV: The baryon spectrum. Phys. Rev. C52 (1995) 2120105. F.Ajzenberg-Selove

173. Energy levels of light nuclei A = 16-17. Nucl. Phys., A460 (1986) 1106. G.R.Burleson

174. The high energy experimental program.

175. Second LAMPF Workshop on Pion-Nucleus Double Charge Exchange (Los Alamos, New Mexico, USA), World Sci., 1990, p. 79

176. L.L.Salcedo, E.Oset and M.J.Vicente Vacas Computer simulation of inclusive pion nuclear reactions. Nucl. Phys., A484 (1988) 557

177. M.J.Vicente, E.Oset, L.L.Salcedo and C.Garcia Redo Inclusive pion-nucleus double charge exchange. Phys. Rev., C39 (1989) 209109. P.A.M.Gram

178. Systematics of inclusive double charge exchange.

179. Proc. Conf. Pion-Nucleus Physics: Future Directions and New Facilities at LAMPF (Los Alamos, NM, 1987) Ed. by R.J.Peterson and D.D.Strottman (AIP, New York, 1988), p. 79110. S.G.Mashnik et al.

180. Pion-induced transport of ж mesons in nuclei. Phys. Rev., C61 (2000) 034601

181. J.Speth, E.Werner and W.Wild Theory of finite Fermi systems. Phys. Rep., C33 (1977) 127112. R. Gilman et al.

182. Energy dependence of angular distributions in the nonanalog pion double-charge-exchange reaction160(7T+,7r-)16Ne(g.s.).

183. Phys. Rev., C29 (1984) 2395113. D.P. Beatty et al.

184. Pion double charge exchange on 160 above the Д(1232) resonance. Phys. Lett., B305 (1993) 13114. D.P. Beatty et al.

185. Pion double charge exchange on 16О at T0=300-500 MeV. Phys. Rev., C48 (1993) 1428115. V.Flaminio et al.

186. Compilation of cross-sections: I: 7r+ and 7Г~ induced reactions. CERN-HERA 83-01, 30 August 1983

187. V.V.Anisovich, L.G.Dakhno and P.E.Volkovitski

188. Shadow and antishadow effects in the scattering of particles on the deuteron. Phys. Lett., B42 (1971) 224;

189. A.B.Kaidalov and L.A.Kondratyuk1.clusive processes and shadow effects in deuteron. Nucl. Phys., B56 (1973) 90;

190. B.А.Карманов и Л.А.Кондратюк

191. Неупругая экранировка при рассеянии нуклонов высокой энергии на сложных ядрах. Письма в ЖЭТФ, 18 (1973) 451

192. A.B.Kaidalov Low x-physics.

193. Surveys in High Energy Physics, 9 (1996) 143

194. К.Г.Боресков, А.Б.Кайдалов, Л.А.Пономарев

195. Реджевская параметризация амплитуд 7г7г-рассеяния. Описание реакции тг~р —> тт~ т^п в модели OPER.1. ЯФ, 17 (1973) 1285119. В.G.Remolds et al.

196. Single-pion production in 7r-p interactions at 2.26 GeV/c. Phys. Rev., 184 (1969) 1424

197. J.L.Basdevant, C.D.Froggatt and J.L.Petersen Construction of phenomenological 7Г7Г amplitudes. Nucl. Phys., В72 (1974) 413 ;

198. C.D.Froggatt and J.L.Petersen

199. Phase-shift analysis of 7г+тг" scattering between 1.0 and 1.8 GeV based on fixed momentum transferanalyticity (II).

200. Nucl. Phys., В129 (1977) 89

201. Nucleus-nucleus interaction dynamics and the Glauber-Gribov approach. Nucl. Phys., A525 (1991) 39c

202. A.Capella, A.B.Kaidalov, and J.Tran Thanh Van

203. Gribov theory of nuclear interactions and particle densities at future heavy ion colliders. Heavy Ion Phys., 9 (1999) 169126. A.B.Kaidalov

204. Physics at small-x and heavy ion collisions. Surveys in High Energy Physics, 16 (2001) 267127. N.Armesto et al.

205. Nuclear structure functions at small x from inelastic shadowing and diffraction. Eur. Phys. J., C29 (2003) 531

206. L.McLerran and R.Venuqopalan

207. Computing quark and gluon distribution functions for very large nuclei.

208. Phys. Rev., D49 (1994) 2233, 3352;

209. McLerran and R.Venuqopalan

210. Green's functions in the color field of a large nucleus.

211. Phys. Rev., D50 (1994) 2225;1. A.Ayala et al.,

212. Quantum corrections to the Weizsacker-Williams gluon distribution function at small x. Phys. Rev., D53 (1996) 458129. A.H.Mueller

213. Parton saturation at small x and in large nuclei.

214. Nucl. Phys., B558 (1999) 285;1. A.H.Mueller

215. QCD in nuclear collisions.

216. Nucl. Phys., A715 (2003) 20, hep-ph/0208278

217. QCD perspectives on hot and dense matter,

218. Proc. NATO Summer School (Cargese, Prance, 6-8 August 2001), Ed. J.-P. Blaizot and E. Iancu (Kluwer Acad. Publ., 2002).

219. L.Alvarez-Ruso and M.J.Vicente Vacas

220. Meson exchange currents in pion double charge exchange at high energies. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys., 22 (1996) L45-L49132. C.L.Morris et al.,

221. Pion scattering at energies above the A resonance.

222. Acta Phys. Polon., 24 (1993) 1659; Phys. Lett., B419 (1998) 25133. G.A.Miller

223. Six-quark cluster components of nuclear wave functions and the pion-nucleus double-charge-exchange reaction.

224. Phys. Rev. Lett., 53 (1984) 2008; G.A.Miller

225. Six-quark clusters and the energy dependence of the ir~) reaction. Phys. Rev., C35 (1987) 377134. Л.А.Кондратюк

226. Неадиабатические эффекты и неупругая экранировка в рассеянии частиц высокой энергии наядрах.

227. Р.Барретт и Д.Джексон Размеры и структура ядер.

228. Hayкова думка" , Киев, 1981 R.C.Barrett and D.F.Jackson Nuclear Sizes and Structure. Clarendon Press, Oxford, 1977

229. B.A.Brown, C.R.Bronk and P.E.Hodgson Systematics of nuclear RMS charge radii. J. Phys., G10 (1984) 1683

230. H. de Vries, C. W. de Jager and C. de Vries

231. Nuclear charge and magnetization density distribution parameters from elastic electron scattering. At. Data Nucl. Data Tables, 36 (1987) 495 ; G.Fricke et al.

232. Nuclear ground state charge radii from electromagnetic interactions. At. Data Nucl. Data Tables, 60 (1995) 177

233. G.Fricke and K.Heilig "Nuclear Charge Radii".

234. Landolt-Bv,rnstein Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Vol. 1/20, Ed. by H. Schopper (Springer, 2004)140. A.E.Barzakh et al.

235. Measurements of interaction cross-sections and radii of He isotopes. Phys. Lett., B160 (1985) 380;1.Tanihata et al.

236. Measurements of interaction cross sections and nuclear radii in the light p-shell region. Phys. Rev. Lett., 55 (1988) 2676; I.Tanihata et al.

237. Measurement of interaction cross-sections using isotope beams of Be and В and isospin dependence ofthe nuclear radii.

238. Phys. Lett., B206 (1985) 592;1.Tanihata et al.

239. Revealing of thick neutron skins in nuclei. Phys. Lett., B289 (1992) 261; A.Ozawa, T.Suzuki and I.Tanihata Nuclear size and related topics. Nucl. Phys., A693 (2001) 32143. G.D.Alkhazov et al.

240. Nuclear matter distribution in 6He and 8He from small angle p-He scattering in inverse kinematics atintermediate energy.

241. Phys. Rev. Lett., 78 (1997) 2313

242. G.D.Alkhazov, A.V.Dobrovolsky, P.Egelhof et al.

243. Nuclear matter distributions in the 6He and 8He nuclei from differential cross sections for small-angle proton elastic scattering at intermediate energy. Nucl. Phys., A712 (2002) 269

244. N.R.Neumaier, G.D.Alkhazov, M.N.Andronenko et al.

245. Small-angle proton elastic scattering from the neutron-rich isotops 6He and 8He, and from 4He, at 0.7 GeV in inverse kinematics. Nucl. Phys., A712 (2002) 247

246. G.D.Alkhazov, A.V.Dobrovolsky, A.A.Lobodenko

247. Experimental studies of the nuclear spatial structure of neutron-rich He and Li isotopes. ЯФ, 69 (2006) 1157

248. Г.Д.Алхазов и А.А.Лободенко

249. Сечения ядро-ядерных реакций в глауберовском подходе для легких экзотических ядер. ЯФ, 70 (2007) 98148. S.Karataglidis et al.

250. Discerning the neutron density distribution of Pb-208 from nucleon elastic scattering. Phys. Rev., C65 (2002) 044306 ; nucl-th/01110201491 I-Sick1. Nucleon radii.

251. Progr. Part. Nucl. Phys., 55 (2005) 440; I.Sick1. Nucleon radii.

252. Nucl. Phys., A755 (2005) 265c; F.E.Wietfeldt et al.

253. Measuring the neutron's mean square charge radius using neutron interferometry. nucl-ex/0509018150. V.A.Karmanov

254. On calculation of the neutron charge radius. Nucl. Phys., A699 (2002) 148; hep-ph/0106349; W.R.B. de Araujo et al.

255. Neutron charge radius: relativistic effects and the Foldy term. Int. J. Mod. Phys., 18 (2003) 5767; hep-ph/0305120151. F.Becker and Yu.A.Batusov

256. Nuclear investigations by double charge exchange of pions. Riv. Nuovo Cimento, 1 (1971) 309152. W.M.Bugg et al.1.teractions of stopping К mesons with nuclei and the neutron halo question. Nucl. Phys., B64 (1973) 29; M.Leon and R.Seki

257. K~ absorption and the neutron halo of Pb. Nucl. Phys., В74 (1974) 68

258. J.Dabrowski and J. Rozynek

259. E-atomic states and the nucleon distribution in Pb.

260. Eur. Phys. J., A25 (2005) 137;

261. J.Dabrowski and J. Rozynek

262. The nuclear interaction of E hyperons.

263. Acta Phys. Polon., B37 (2006) 87;1. J. Dabrowskiatoms and nucleon density distributions. Intern. J. Modern Phys., El5 (2006) 318154. В.М.Аульченко и др.

264. Измерение сечения реакции е+е" —> 7г+7г~ на установке CMD-2 при энергиях 370 520 МэВ в с.ц.м. Письма в ЖЭТФ, 84 (2006) 491155. L.R.Suelzle et al.

265. Elastic electron scattering from 6Li and 7Li. Phys. Rev., 162 (1967) 992