Эффекты физики больших и малых расстояний в процессах рождения тяжелых кваркониев тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

московский государственный университет

им. м.в. ломоносова научно-исследовательский институт ядерной физики им. д.в. скобельцына

«ГЗ- 0*

' На правах рукописи

САЛЕЕВ Владимир Анатольевич

эффекты физики больших и малых расстояний в процессах рождения тяжелых кваркониев

(01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 1996 г.

Работа выполнена на кафедре общей и теоретической физики Самарского государственного университета.

Официальные оппоненты:

д.ф.-м.н., профессор Лиходед А.К., ИФВЭ, г. Протвино

д.ф.-м.н., профессор Фаустов Р.Н., НС "Кибернетика" РАН, г. Москва

д.ф.-м.н., профессор Фильков Л.В., ФИАН, г. Москва

Ведущая организация : Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна

Защита состоится "-"--1996 г.

в час. на заседании диссертационного совета Д 053.05.42 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в Московском государственном университете по адресу: 119899, Москв; Воробьевы горы, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, ауд. 2-15

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ ядерной физики Московского государственного университета.

Автореферат разослан

2Г

Ж

1996 г.

Ученый секретарь специализированного совета д.ф.-м.н., профессор

С.И. Страхова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

После открытия в 1974 году первого связанного состояния тяжелых :варков - З/ф—мезона, физика тяжелых кваркониев является одним из санях плодотворных разделов физики элементарных частиц. Причина этому богатый экспериментальный материал (спектроскопия тяжелых кварко-гаев, парциальные и полные ширины распадов, сечения рождения и др.), гакопленный в последние годы, а также уникальные свойства связанных истем тяжелых кварков, теоретическое исследование которых позволяет начительно продвинуться в понимании физики взаимодействия кварков и люонов в рамках фундаментальных представлений квантовой хромодина-гаки (КХД).

В основе теоретического описания свойств тяжелых кваркониев, вклю-:ая расчет шприн распада и сечений рождения, лежит гипотеза фактори-ацпп эффектов физики больших и малых расстояний. Параметром ма-остн, контролирующим относительный вклад эффектов больших и ма-:ых расстояний, является отношение Ад(7о/тО << 1> гДе ^-ясо ~ 100 1эВ - характерный масштаб конфайнмента кварков, тд - масса тяже-ого кварка (тс « 1.5 ГэВ, ть ~ 4.8 ГэВ). Значительный прогресс в изике тяжелых кваркониев достигнут в последнее время в рамках следу->щих теоретических направлений: нерелятивистские потенциальные мо-ели, включая релятивистские обобщения, решеточные расчеты в кванто-ой хромодинамике, метод правил сумм КХД, эффективная теория тяже-ых кварков (ЭТТК).

Исследование процессов рождения тяжелых кваркониев представляет

ц

рачительный интерес как с точки зреня проверки представлений КХД механизме рождения тяжелых кварков на малых расстояниях, так и с очки зрения проверки существующих моделей, в первую очередь - пар-онной модели, используемых для описания взаимодействия кварков и их цронпзацип на больших расстояниях. Наибольший успех в описании провесов рождения кваркониев получен в подходе, который обычно называют

нерелятивистской КХД (НР КХД), основанном на гипотезе факторизацш эффектов физики больших и малых расстояний. В рамках НР КХД могут быть рассчитаны сечения рождения тяжелых кваркониев и функции фраг ментации тяжелых кварков и глюонов в тяжелые кварконии. При этом про цесс рождения тяжелых кварков в определенном по спину, четности, цвет] (синглетном) и инвариантной массе состоянию - описывается в рамках те ории. возмущений КХД. В нерелятивистском приближении информацию < Кепертурбатпвном переходе кварков в конечный мезон несет параметр Ф(0 - значение волновой функции кваркония в нуле, который может быть не зависимо рассчитан в потенциальной кварковой модели. Ввиду того, что i рамках синглетного механизма рождения не удается описать наблюдаемук абсолютную величину сечений рождения тяжелых кваркониев с большим! поперечными импульсами при энергии рр-коллайдера FNAL, недавно бы; предложен так называемый "октетный" механизм рождения. При этод предполагается, что пара тяжелых кварков рождается с квантовыми чи слами кваркония, но в октетном по цвету состоянии, а ее обесцвечивани происходит на стадии мягкой адронизации. Однако данный подход имее: узкое феноменологическое значение, так как не позволяет предсказать абсо лютную величину сечения рождения кваркониев, поскольку процесс мягко! (непертурбативной) адронизации не поддается расчету в КХД.

В процессах рождения кваркониев с большими поперечными импуль сами доминирует фрагментационный механизм рождения, в рамках кото poro предполагается, что кварконий образуется в результате фрагментаци] тяжелого кварка или глюона с большим поперечным импульсом, рожден кых в жестком подпроцессе. Функции фрагментации тяжелых кварков : кварконии могут быть вычислены в рамках НР КХД без привлечения новы: параметров. В настоящее время такие расчеты выполнены для функцш фрагментации Ь— и с—кварков в S-,P- и D-волновые bb—,cc— и Ье-мезоны

Как уже отмечалось выше, сравнение расчетов сечений рождения тяже лых кваркониев с экспериментальными данными указывает на ряд труд ностей в теоретическом описании таких процессов. Оказывется, что дл описания зспериментальных данных требуется учет эффектов, выходящп:

а рамки, как теории возмущений КХД, так и нерелятивистского приближения. Оценки показывают, что учет следующих поправок по ав и релятн-¡истских эффектов в процессах рождения тяжелых кваркониев (например, Г/ф - мезопов) меняет величину абсолютную сечения и, особенно, форму пектроз.

В последние годы интенсивно развивается, основанная на лагранжиане (ХД в пределе гид со, эффективная теория тяжелых кварков (ЭТТК). } рамках ЭТТК может быть рассчитан ряд характеристик процессов ро-кдения и распада адронов, содержащих один тяжелый кварк. Так з ЗТТК ¡ыли рассчитаны функции фрагментации Ь—кварков в .Бс-мезоны и пска-ана их согласованность с точными КХД.расчетами в приближении

Хорошо известно, что в области высоких энергий основной вклад в пол-юе сечение рождения тяжелых кваркониев дают процессы бозон-бозонного :лияния (7д,дд), которые несут прямую информацию о глюонных функ-щях распределения в протоне или фотоне. Принимая во внимание тот [)акт, что сс— и ЪЬ—кваркояии имеют достаточно большие двух-лептонные годы распада, которые являются удобным триггером для выделения провесов рождения этих частиц, становится понятным постоянный интерес к фоцессам рождения кваркониев, особенно //^-частиц, в экспериментах по пучению глюонных функций распределения. Кроме того, существуют экс-герпментальные указания на то, что в процессах рождения сс—кваркониев $ области фрагментации фотона или протона существенную роль может 1грать "внутренний" чарм, связанный с непертурбативной примесью сс-юстоянпй в волновой функции фотона или протона. Процессы рождения :с—кваркониев считаются одними из самых перспективных с точки зрения ¡ыделения вклада "внутреннего" очарования и его экспериментального изу-гения.

В последнее десятилетие интенсивному теоретическому и экспериментальному изучению подверглись процессы рождения тяжелых кваркониев 5 адрон-ядерных и ядерно-ядерных взаимодействиях. Причина этому, во-тервых, в том, что в таких процессах можно как нельзя лучше проверить ;уществующие представления КХД о пространственно-временной картине

сильных взаимодействий. Изучение А-зависимости спектров тяжелых квар-кониев, рожденных в адрон-ядерных взаимодействиях, по поперечной и продольной компоненте импульса позволяет выделить и исследовать вклад "мягких" взаимодействий в начальном и конечном состоянии. Ядро в этом случае выступает как уникальный КХД-фильтр для выделения различных эффектов физики больших расстояний.

Огромный интерес вызвало, обнаруженное в ЦЕРНе, подавление выхода .//^-мезонов в процессах центрального столкновения тяжелых ионов по сравнению с периферическими столкновениями. Дело в том, что такое подавление может указывать на образование в процессах столкновения тяжелых ионов при высоких энергиях нового состояния вещества -кварк-глюонной плазмы. Однако для определенного вывода необходим более детальный теоретический анализ особенностей процессов рождения и распада кваркониев в экстремальных условиях больших ядерных плотностей и температур, кроме того требуется точно выделить вклад ядерных эффектов перерассеянпя в начальном и конечном состоянии.

Хорошо известно, что экспериментальные данные в адронной физике высоких энергий не могут быть описаны в настоящее время исходя только из первопринщшов квантовой хромодинамики. Необходимо построение феноменологических моделей, основанных на КХД, позволяющих самосогласованно описать огромную совокупность экспериментальных данных. В диссертационной работе ставилась задача, используя специфические черты процессов рождения тяжелых кваркониев, исследовать возможность применения ряда феноменологических моделей адронной физики в новых условиях, связанных прежде всего с введением в строй нового поколения ускорителей работающих в тэвной области энергий.

Цель диссертационной работы.

Основная цель диссертационной работы состоит в разработке и развитии методов расчета сечений рождения тяжелых кваркониев во взаимодействиях фотонов, адронов и ядер при высоких энергиях, а также в исследовании возможностей получения новой информации о динамике взаимодей ствия кварков п глюонов на малых и больших расстояниях, о структурных

функциях протона и фотона в процессах рождения тяжелых кваркопиев.

Научная новизна

Основные результаты диссертации вляются оригинальными и получены впервые.

о Проведен анализ ядерных эффектов в процессах рождения тяжелых кваркониев и массивных лептонных пар при высоких энергиях:

1. Предложен оригинальный подход для описания жестких процессов в адрон-ядерных и ядерно-ядерных взаимодействиях, основанный на аддитивной кваркевой модели, гипотезе динамического рескейлинга и теории возмущений КХД

2. Показано, что в рамках предложенного подхода можно описать спектры по рт п хг .//^-мезонов и массивных лептонных пар, а также их энергетическую и А-зависимость без введения новых параметров.

3. Сделаны предсказания для случая столкновений тяжелых понов при высоких энергиях, получена оценка на величину эффекта подавления выхода мезонов в центральных взаимодействиях и ее зависимость от энергии ядер, хр и поперечного импульса

мезонов, связанную с ядерными эффектами.

в В рамках теории полужестких процессов Грибова-Левина-Рыскина выполнен расчет полных и дифференциальных сечений фоторождения ■//■0(Т)-мезонов и тяжелых кварков на протонах при высоких энергиях:

1. Получены формулы для сечений фоторождения 7/^(Т)-мсзонов и тяжелых кварков на глюоиах в области малых х, когда необходимо учитывать поперечный импульс и продольную поляризацию виртуальных глюонов.

2. Сделаны предсказания для рт~, у—спектров и полных сечений

'/,2-2095

7

рождения 7/'</)(Т)-мезоков и тяжелых кварков при энергии ер—кол-лайд-ра HERA и выше.

3. Сравнение результатов расчетов в теории полужестких процессов и стандартной партонной модели показывает, что учет специфических эффектов физики малых х приводит к изменению спектров рождения тяжелых кваркониев и кварков, которое может быть наблюдено экспериментально.

® Основываясь на формализме структурной функции фотона и HP КХД исследован вклад глюонной и с-кварковой структурной функции фотона в процессы фоторождения с-кварков, J/гр и Бс-мезонов при высоких энергиях:

1. Показано, что в ej взаимодействиях в тэвной области энергий е процессах рождения J/rp—мезонов и тяжелых кварков может быть существенным вклад, связанный с глюонной СФФ. Определены кинематические области, в которых вклад глюонной СФФ может быть измерен.

2. Предсказываются значительные спиновые эффекты в процессах ассоциативного рождения J/ijj—мезонов и гамма-квантов, которые дают возможность прецеэионного исследования механизма адронизации сс —» З/ф.

3. Показало, что формализм с-кварковой СФФ позволяет эффективно учесть вклад старших порядков теории возмущений КХД в процессах фоторождения с-кварков, чармония и Вс—мезонов при высоких энергиях.

® Исследована роль "внутреннего" чарма в протоне в процессы фото- и адророждзния .//тД-мезонов при высоких энергиях:

1. В модели цветовых синглетов получены формулы для сечений рождения J/j/j—мезонов в подпроцессах су —> J/xfrc и дс —> J/фс.

2. Показано, что в области фрагментации протона вклад "внутреннего" очарования из протона в процессах фото- и адророжде-

ния Цф—мезонов может превосходить вклад механизма фотон-глюонного или глюон-глюонного слияния.

3. Исследована возможность извлечения с-кварковых функций распределения в протоне в процессах инклюзивного и ассоциативного (совместно с открытым очарованием) рождения мезонов при высоких энергиях.

• В рамках квазипотенциального метода проведен расчет релятивистских поправок к ширинам распада Б-волновых кваркониев:

1. Показано, что релятивистские поправки к ширинам распада —► е+е_ и г]с —+ 77 достигают ~ 10% и ~ 50%, соответственно, и их учет является важным как при расчетах процессов распада, так и рождения чармонпя.

2. Вычислен нетривиальный вклад в релятивистские поправки к ширинам распада кваркониев, связанный с существованием дополнительных полюсов в амплитуде распада, дающих ненулевой вклад в интеграл по относительнй энергии кварков.

в В эффективной теории тяжелых кварков проведен расчет функций фрагментации Ь-кварка в продольно- и поперечно-поляризованные В*-мезоны.

• В рамках нерелятивистской КХД и кварк-дикварковой модели барц-онов получены функции фрагментации тяжелых кварков (Ь,с) в дважды тяжелые барионы (Ьсд, ccq) спина 1/2 и 3/2.

Научная и практическая значимость

В диссертации предложена модель, которая успешно описывает ядерные эффекты в процессах рождения тяжелых кваркониев и массивных лептон-ных пар на ядрах при высоких энергиях. Модель может быть использована для создания монте-карловских генераторов событий и анализа экспериме-тальных данных в жестких процессах на ядрах.

3-2095

9

Полученные в диссертации формулы для амплитуд сечений фоторождения 7/^(Т)-мезонов в рамках теории полужестких процессов могут быть использованы для анализа экспериментальных данных и извлечения функции распределения глюонов в протоне в области малых х.

Показана важная роль глюонной и с-кварковой структурной функции фотона в процессах фоторождения J|'ф— и Вс— мезонов при высоких энергиях.. Выделены кинематические области, в которых вклад структурной функции фотона может быть выделен экспериментально. Показано, что формализм с-кварковой структурной функции фотона позволяет эффективно суммировать вклады старших поправок теории возмущений КХД при расчетах сечений фоторождения адронов, содержащих с-кварки.

Предложенный метод расчета релятивистских поправок к ширинам распада может быть использован для прецезионных расчетов релятивистских поправок к ширинам распада мезонов, а также в квантовой электродинамике (в первую очередь - ширин распада орто- и парапозитрония). Последовательный учет релятивистских поправок, связанных с относительным движением кварков, посредством явного учета волновой функции кварко-ния и дополнительного вклада от полюсов в амплитуде распада - позволяет получить более точное значение волновой функции кваркония в нуле, которое необходимо для предсказания величины сечения рождения данного кваркония.

Выполненный в диссертации расчет функций фрагментации Ъ-кварков в поляризованные В*-мезоны в рамках эффективной теории тяжелых кварков и сравнение его с результатами расчетов в КХД имеет важное значение для развития моделей адронов, содержащих тяжелые кварки.

Полученные функции фрагментации тяжелых кварков в дважды тяжелые барионы могут быть использованы для предсказания сечений рождения этих частиц на е+е~ и рр коллайдерах.

Аппробация работы

Основные результаты диссертации в разные годы были представлены на 1Х-ХП Международных семинарах по проблемам физики высоких энергий в ОИЯИ (Дубна), на Х1У-ХУШ Международных семинарах по про-

>емам фпзики высоких энергий и теории поля в ИФВЭ (Протвино), на ЛП-Х Международных школах (семинарах) по проблемам физики высоких энергий и квантовой теории поля НИИЯФ МГУ (Сочи, Звенигород), ia Международных конференциях по физике фундаментальных взапмодей-;твий в ИТЭФ (Москва), на Международном семинаре "Физика на ГЕРЕ" Гамбург), на III Российско-Германском семинаре по физике тяжелых квар-сов в ОИЯИ (Дубна) и докладывались на научных семинарах Самарского государственного университета, НИИ ядерной физики МГУ, Физического шститута им. П.Н.Лебедсва. Исследования по теме диссертации проводились в рамках государственной научно-технической программы " Физика зысоких энергий", были поддержаны Российским Фондом Фундаментальных Исследований (грант 93-02-3545) и Госкомитетом РФ по высшему обра-юванпю (грант 94-6.7-2015). Основные результаты диссертации опублпко-заны в работах [1]-[40]. Личный вклад диссертанта в работы, выполненные з соавторстве, является определяющим.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Полный эбъем диссертации - 204 стр., рисунков - 69, список литературы включает 228 ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дается краткий обзор современного состояния в области физики процессов рождения тяжелых кваркониев при высоких энергиях, :одержится обоснование актуальности, целей и задач диссертации и проводится краткое изложение ее содержания, определен круг основных вопросов, рассматриваемых в диссертации.

Глава 1 "Ядерные эффекты в процессах рождения J/^—мезонов и леп-гонных пар при высоких энергиях" состоит из трех разделов. В разделе 1.1 формулируется подход для описания ядерных эффектов в жестких адрон-ядерных взаимодействиях, в основе которого лежит теория возмущений КХД и аддитивная кварковая модель. Показано, что в рамках предложенного подхода, используя минимальный набор свободных параметров,

удается описать А-завпсимость дифференциальных спектров J/ф—мезонов и массивных лептонных пар по поперечному импульсу в адрон-ядерньга взаимодействиях при высоких энергиях. В рамках подхода предсказывается энергетическая зависимость ядерных эффектов в процессах рождения массивных лептонных пар и J/ф—мезонов на ядрах, которая подтверждается экспериментально. В разделе 1.2 на основе предложенного в 1.1 подхода.рассматривается рождение J/ф—мезонов и массивных лептонных пар в столкновениях релятивистских ионов. Показано, что большая часть так называемого эффекта подавления выхода J/ф—мезонов в процессах с большой поперечной энергией, может быть объяснена ядерными эффектами взаимодействия в начальном и конечном состоянии. В разделе 1.3 предложено обобщение модели динамического рескейлинга на случай жестких адрон-ядерных взаимодействий. На примере реакций рождения массивных лептонных пар и J/ф—мезонов на ядрах показано, что в рамках данной модели можно удоволетворительно описать экспериментальные данные по хр—спектрам, в первую очередь при хр —* 1. Сделаны предсказания для хр—зависимости эффекта подавления выхода J/ф—мезонов в центральных столкновениях релятивистских ядер. Показано, что величина х^-зависимости эффекта подавления, связанная с ядерными эффектами, существенно отличается от ожидаемой хр—зависимости, предсказываемой г моделях горячего адронного газа пли кварк-глюонной плазмы.

В области энергий ер—коллайдера HERA н выше реакции фоторождения тяжелых кварков (с и Ь) и кваркониев относятся к полужестким процессам. Исследованию этих процессов, в рамках теории полужестких процессов Грибова-Левина-Рыскина, посвящена Глава 2. В разделе 2.1 формулируются основные положения теории полужестких процессов, приведены формулы, необходимые для расчета сечений процессов. Принципиальным отличием теории полужестких процессов от стандартной партонной модели является учет виртуальности и поперечного импульса начальных глюоное в амплитуде партонного подпроцесса и введение обобщенной функции распределения глюонов в протоне, зависящей не только от доли продольной компоненты импульса протона х, переносимой глюоном, но и от попереч-

ного импульса или виртуальности глюона: xGp(x,Q2) —► Ф(х, Щ-, Q2). В разделе 2.2 в рамках теории полужестких процессов получено аналитическое выражения для квадрата модуля амплитуды партонного подпроцесса 7д* —► J/фд п выполнен расчет полных и дифференциальных сечений фоторождения J/ф— и Т—мезонов при высоких энергиях ~ 100 ГэВ. Проводится сравнения результатов расчетов с недавно полученными кол-лаборациями Н1 и ZEUS данными по фоторождению J/ф—мезонов на кол-лайдере HERA. Наряду с сечениями фоторождения J/ф— и Т—мезонов, нами были получены формулы для сечения процесса фоторождения тяжелых кварков в подпроцессе jg* —> QQ и рассчитаны сечения фоторождения с— и 6—кварков на протонах в рамках теории полужестких процессов. Результаты расчетов и их обсуждение представлены в разделе 2.3. Таким образом, в Главе 3 показано, что расчет сечений фоторождения тяжелых кварков и кваркониев в области высоких и сверхвысоких энергий требует уточнения стандартной партонной модели.

При расчете сечений рождения тяжелых кваркониев могут быть важными п релятивистские поправки к проекционному оператору описывающему переход сс —► J/ф, который обычно описывается в нерелятивистском приближении. В главе 3 изучаются релятивистские поправки к ширинам распада S-волновых кваркониев, которые имеют важное значение, поскольку уточняют извлекаемое из опыта значение квадрата модуля волновой функции кваркония в нуле |Ф(0)[2, которое используется при расчетах абсолютных величин сечений рождения тяжелых каркониев в нерелятивистском приближении. Релятивистские поправки к ширинам распада S-волновых кваркониев рассчитываются в рамках квазипотенциального подхода. В разделе 3.1 формулируются правила построения амплитуды распада с учетом волновой функции относительного движения кварков. Рассмотрен нетривиальный вклад дополнительных полюсов в интеграле по относительной энергии кварков в амплитуду распада кваркония. В разделах 3.2 и 3.3 рассчитываются релятивистские поправки к ширинам двух-лептонных и двух-фотонных распадов S-волновых кваркониев, соответственно. Проведено сравнение с результатами расчетов других авторов

и экспериментом.

Глава 4 "Внутренний чарм в протоне п рождение 7/^—мезонов при высоких энергиях" состоит из двух разделов. В разделе 4.1 рассматривается фоторождение 7/^—мезонов на очарованных кварках в протоне, получено аналитическое выражения для сечения подпроцесса 7с —> 7/»/>с. Показано, что в области фрагментации протона вклад внутреннего очарования из протона в рождение 7/^!>—мезонов не мал посравнению с вкладом механизма фотон-глюонного слияния и может быть выделен экспериментально. Ассоциативное адророжденпе 7/^—мезонов и открытого очарования рассматривается в разделе 4.2, где получено аналитическое выражение для сечения подпроцесса сд —> 7/'0с, на основе которого проведен расчет рт— и у—спектров 7/^—мезонов в рр—взаимодействиях при высоких энергиях. Проведено сравнение полученных результатов с вкладом других механизмов рождения 7/т/>—мезонов и экспериментальными данными.

В Главе 5 исследуется вклад структурной функции фотона в процессы фоторождения тяжелых кварков и кваркониев при высоких энергиях. В разделе 5.1 дан обзор современных представлений о СФФ, основанных на пертурбативной КХД и гипетезе доминантности векторных мезонов. Рассматриваются различные параметризации СФФ, включая параметризации с-кварковой СФФ, учитывающие и неучитывающие конечную массу с-кварка. Роль глюонной СФФ в процессах рождения тяжелых кварков и 7/^—мезонов в 77 ы 7е взаимодействиях рассматривается в разделе 5.2. При этом в качестве спектра фотонов используются спектр тормозных фотонов Вайтзеккера-Вильямса и спектр конвертированных лазерных фотонов. Показано, что измерение сечения рождения «//-0—мезонов в уе взаимодействиях при высоких энергиях позволяет получить прямую информацию о глюонном содержании фотона. Исследование спиновых эффектов в ассоциативном рождении 7/^+7 в 77 взаимодействиях продоставляет возможность проверки механизма непертурбативной адронизации сс —> 7/Ф.

Нетривиальная роль с-кварковой СФФ в процессах фоторождения с-кварков и 7/^-мезонов рассматривается в разделе 5.3. Подробно исследуется вклад адронной (непертурбативной) и точечно-подобной компоненты

c-кварковой СФФ. Показано, что формализм с-кварковой СФФ позволяет эффективно учесть вклад старших поправок по as в сечение фоторожде-нпя с-кварков и J/ij>—мезонов при больших поперечных импульсах. Выделена кинематическая область, в которой вклад с-кварковой СФФ доминирует над вкладом механизма фотон-глюонного слияния в фоторождении // Ф—мезонов на протонах. Рассмотрен вклад с-кварковой СФФ в сечение ассоциативного фоторождения J/^—мезонов и открытого очарования в 7р взаимодействиях при высоких энергиях.

В разделе 5.4 в рамках формализма с-кварковой СФФ рассматривается рождение Лс-мезонов в 77 взаимодействиях. В отличие от прямого рождения в процессе 77 —> ВсЬс, который описывается 20 фейнмановскими диаграммами, вклад с-кварковой СФФ, связанный с партонным подпроцессом 7с —> ВСЬ, описывается только четырьмя фейнмановскими диаграммами. Поскольку характкрные передачи импульса в таком подпроцессе Q2 и М\rrij при любых поперечных импульсах Д.—мезона, то формализм с-кварковой СФФ может быть с успехом применен не только для расчета при больших рт, но и для расчета полного сечения рождения Вс—мезонов, включая область рт ~ 0. Показано, что около порога рождения Вс—мезонов и в области пика (y/syy = 20 ГэВ) формализм массивной с-кварковой СФФ позволяет воспроизвести результаты, полученные прямым вычислением в лидирующем порядке по aas. Однако, при больших энергиях формализм СФФ, эффективно учитывающий старшие поправки теории возмущений КХД (в логарифмическом приближении), дает расту-,, щее с энергией сечение рождения Вс—мезонов в 77 взаимодействиях. В разделе 5.4 рассчитаны сечения рождения Вс— мезонов в 77 и е+е~ взаимодействиях в области энергий до yfs ~ 1 ТэВ. Проведено сравнение с полученными ранее результатами расчетов в рамках механизма прямого рождения, анализируется вклад непертурбативной компоненты с-кварковой СФФ, связанный с флуктуациями 7 <-> J/Ф, в сечение рождения Д,-мезонов.

В Главе 6 исследуются функции фрагментации тяжелых кварков в тяжелые кварконии и дважды тяжелые барионы спина 1/2 и 3/2. В разделе 6.1 в эффективной теории тяжелых кварков (ЭТТК) рассчитываются

функции фрагментации b-кварков в поляризованные 23*—мезоны. Показана согласованность результатов, полученных в ЭТТК и КХД в лидирующем порядке по 1 /ть- Вычислены в рамках ЭТТК первые поправки по 1 /ть к функциям фрагментации Ъ-кварков в продольно и поперечно поляризованные В*—мезоны. В разделе 6.2 в рамках нерелятивистской КХД и кварк-дикварковой модели барионов проводится расчет функций фрагментации Ьи с-кварков в дважды тяжелые барионы спина 1/2 и 3/2. Исследуется КХД-эволюция функций фрагментации, зависимость функций фрагментации от спина и кваркового состава барионов. Предсказывается выход дважды тяжелых барионов при энергиях е+е~ коллайдера LEP.

В заключении сформулированны основные результаты, которые автор выносит на защиту.

1. Разработан подход, основанный на аддитивной кварковой модели, гипотезе динамического рескейлинга и теории возмущений КХД, который позволяет описать энергетическую и А-зависимость спектров J/ф—мезонов и массивных лептонных пар по рт и хр в адрон-ядерных взаимодействиях. Показано, что большая часть эффекта подавления выхода J/ф—мезонов в центральных столкновениях релятивистских ядер и зависимость подавления от рт может быть объяснена ядерными эффектами взаимодействия в начальном и конечном состоянии. Предсказывается хр—зависимость эффекта подавления выхода J/ф—мезонов.

2. В рамках теории полужестких процессов Грибова-Левина-Рыскина сделаны предсказания для полных сечений и спектров 1/ф(Т)—мезонов и тяжелых кварков в 7р взаимодействиях в области энергий коллайдера HERA и выше. Показано, что при энергии коллайдера HERA существует возможность экспериментального изучения специфических эффектов физики малых х в процессах рождения J/ф— мезонов.

3. Используя квазипотенциальный метод, рассчптаны релятивистские поправки к ширинам двухлептонных и двухфотонных распадов S-волновых кваркониев, связанные с относительным движением квар-

ков, явно учитываемом в волновой функции кваркония. Найден дополнительный вклад в релятивистские поправки, обусловленный наличием полюсов жесткой амплитуды распада в интеграле по относительной энергии кварков.

4. В рамках формализма с-кварковой СФФ рассчитаны полные и дифференциальные сечения рождения с-кварков и J/ф—мезонов в 7р взаимодействиях, Вс—мезонов в 77 взаимодействиях. Показано, что формализм СФФ позволяет эффективно учесть вклад старших порядков теории возмущений КХД в рассматриваемых процессах и этот вкалад может быть выделен экспериментально.

5. Показано, что в области фрагментации протона вклад внутреннего очарования оказывается соизмерим с вкладом механизма фотон-глю-онного слияния в сечение инклюзивного рождения J/ф—мезонов и, особенно, ассоциативного рождения J/ф и открытого очарования в 7р и рр взаимодействиях.

6. В эффективной теории тяжелых кварков получены функции фрагментации b-кварков в продольно и поперечно поляризованные В*- мезоны. Показана согласованность полученных в ЭТТК результатов с рассче--тами аналогичных функций фрагментации в КХД.

7. В рамках нерелятивистской КХД и кварк-дикварковой модели бари-онов получены функции фрагментации тяжелых кварков (Ь и с) в дважды тяжелые барионы (bcq или ccq) спина 1/2 и 3/2. Предсказана нетривиальная зависимость выхода дважды тяжелых барионов от спина и кваркового состава в полюсе Z°—бозона на LEP.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Салеев В.А., Рескейлпнг партонных распределений: рождение леп-тонпых пар и прямых фотонов в рА—взаимодействиях, фоторождение J/ф на ядрах // ЯФ, 1986, 44, 250.

2. Зотов Н.П., Салеев В.А., Ядерные эффекты в процессах рождения массивных лептонных пар и J/ф частиц при высоких энергиях // ЯФ, 1990, 51, 535.

3. Салеев В.А., Ядерные эффекты в процессах рождения прямых фотонов при высоких энергиях // ЯФ, 1989, 50, 1442.

4. Зотов Н.П., Салеев В.А., Ядерные эффекты и зависимость от рт подавления выхода J/ф частиц в столкновениях релятивистских ядер // ЯФ, 1991, 53, 839.

5. Saleev V.A., Zotov N.P., Initial state scattering and p? spectra of muon pares in hadron-nucleus and nucleus-nucleus collisions at high energies // Mod.Phys.Lett., 1992, A7, 545.

6. Saleev V.A., Zotov N.P., Initial state scattering and J/ф hadroproduction on nuclei // Mod.Phys.Lett., 1992, A7, 3631.

7. Saleev V.A., Zotov N.P., Nuclear effects and J/ф suppression in collisions of relativistic nuclei // In Proc. of X Int. Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 1990, P. 366.

8. Saleev V.A., Zotov N.P., J/ф production in hadron-nucleus collisions at high energies // Preprint NPI MSU-18/64, 1990.

9. Saleev V.A., Zotov N.P., Nuclear effects and J/ф suppression in collisions of relativistic nuclei // Preprint NPI MSU-48/194, 1990.

10. Saleev V.A., Zotov N.P., J/ф hadroproduction on nuclei in the colour singlet model // Preprint NPI MSU-36/240, 1991.

11. Зотов.H.П., Салеев В.А., Рождение J/ф на ядрах в модели цветовых синглетов // Труды XIV Межд. Семинара "Проблемы физики высоких энергий и теории поля", Протвино, ИФВЭ, 1991, С.397.

12. Зотов Н.П., Салеев В.A., Pq—спектры массивных лептонных пар и J/ф-частиц в столкновениях релятивистских ядер // Труды VIII Школы молодых ученых НИИЯФ МГУ, МГУ, 1990, С.61.

13. Салеев В.А., Жесткие процессы на ядрах в модели динамического рескеилинга // ЯФ, 1991, 53, 588.

14. Saleev VA-, Hard hadron-nucleus processes in the dynamical rescaling model // Mod.Phys.Lett., 1991, A6, 2163.

15. Saleev V.A., Xp dependence of the J/ф suppression in the collisions of relativistic nuclei // In Proc. of XI Int. Seminar on High Energy Phys. Problems,Dubna, 1992, P. 73.

16. Saleev V.A., Zotov N.P., J/ip photoproduction at small x // In Proc. of Workshop "Physics at HERA", Hamburg, 1992, V.l, P.637.

17. Saleev V.A., Zotov N.P., The J/%jj electro- and photoproduction at high energies and the gluon distribution of the proton // Preprint NPI MSU-40/244, 1991.

18. Saleev V.A., Zotov N.P., Small-x physics and photoproduction processes in the transverse momentum factorization approach //In Proc. of XI Int. Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 1992, p.385.

19. Saleev V.A., Zotov N.P., Heavy quarkonium photoproduction at high energies in semihard approach // Mod.Phys.Lett., 1994, A9, 151.

20. Зотов Н.П., Салеев В.А., Фоторождение J/ф п Т частиц на протонах в теории полужестких процессов // ЯФ, 1994, 57, 543.

21. Saleev V.A., Zotov N.P., Heavy quark photoproduction шп semihard approach at HERA and beyond // Mod.Phys.Lett., 1996, All, 25.

22. Saleev V.A., Zotov N.P., Small-x physics and heavy quark production in the semihard approach at HERA and LEP/LHC // In Proc. of XI Int. Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 1994, V.l, P.69.

23. Мартыненко А.П., Салеев В.А., Релятивистские эффекты в распадах S-волновых кварконпев // Изв. Вузов. Физика, 1995, 5, 46.

24. Martynenko А.P., Saleev V.A., Relativistic effects in S-wave quarkonium decays //In Proc. of XI Int. Seminr on High Energy Physics Problems, Dubna, 1994, V.l, P. 33.

25. Saleev V.A., Intrinsic charm in proton and J/i> photoproduction at high energies // Mod.Phys.Lett. 1994, A9, 1083;

26. Салеев В.А., Фоторождение J/ф на очарованных кварках в протоке при высоких энергиях // ЯФ, 1995, 58, 501.

27. Martynenko А.P., Saleev V.A., Intrinsic charm contribution to J/ip plus open charm associated hadroproduction at high energies // Phys.Lett., 1995, B343,381.

28. Martynenko A.P., Saleev V. A., Quarkonium production via intrinsic charm at high energy collision // Proc. of the IX Int. Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory, Zvenigorod, 1994, 75.

29. Салеев В.А., Фоторождение J/ф на очарованных кварках в протоне // Труды Конференции "Некоммутативные структуры в математической физике", Тольятти, 1993, 100.

30. Зотов Н.П., Салеев В.А., Рождение тяжелых кварков и J/ф частиц в электрон-фотонных взаимодействиях и структурная функция фотона // Труды II Рабочего Совещания "Физика на ВЛЭПП", Протвино, 1992, С. 131.

31. Saleev V.A., Zotov N.P., The study of J/ф production in je and 77 interactions at high energies // Proc. of the VIII Int. Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory, Zvenigorod, 1993, 75.

32. Салеев В.А., Структурная функция фотона и фоторождение очарова-ных кварков при высоких энергиях // Вестник СамГУ, спец. выпуск, 1995, 122.

33. Салеев В.А., Структурная функция фотона и фоторождение J/ф на протонах при высоких энергиях // ЯФ, 1996, 59, 276.

34. Мартыненко А.П., Салеев В.А., Структурная функция фотона и рождение Вс-мезонов в 77 - взаимодействиях // ЯФ, 1996, 59, 747.

35. Martynenko А.Р., Saleev V.A., Вс meson production in 77 collision and the charm content of the photon // Phys. Rev. 1996, D54(3), 1891.

36. Saleev V.A., Heavy quarkonium photoproduction at HERA and charm content of the photon // Proc. of the X Int. Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory, Zvenigorod, 1995, 89.

37. Мартыненко А.П., Салеев В.А., Фрагментация тяжелых кварков в поляризованный кварконий в эффективной теории тяжелых кварков // Изв. Вузов. Физика, 1996, 7, 97.

38. Saleev V.A., Zotov N.P., Charmed quark and J/Ф photoproduction in the semihard approach of QCD at HERA energies // Preprint HEP-PH 9610346, 1996.

39. Martynenko A.P., Saleev V.A., Heavy quark fragmentation into heavy baryons in a quark-diquark model // Preprint HEP-PH 9604259, 1996.

40. Saleev V.A., Hard QCD fragmentation of quarks and gluons into hadrons //In Proc.. of the XIII Int. Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, 1996, p. 20.