Экспериментальное исследование характеристик генерации заряженных частиц и гамма-квантов во взаимодействиях п+-, К+-мезонов и протонов с ядрами Be, C, Al, Sn, Pb при импульсе 7,5 ГэВ/с тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Р Г 5 ОД

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ФИЗИКА-ССШНЦЕ" им. С.А.АЗИМОВА

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им.С.В.СТАРОДУБЦЕВА

На правах рукописи

ГАВРИЛИН ЕВГЕНИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАЦИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И /-КВАНТОВ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ П+-, К*-ЫЕ30Н0В И ПРОТОНОВ С ЯДРАМИ Ва,С,А1,Зп,РЬ ПРИ ИМПУЛЬСЕ 7,5 ГэВ/С

01.04.16 - Физика ядра и элементарных частиц.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ТАШКЕНТ - 1994 г.

Работа выполнена в Лаборатории космических лучей ФТИ НПО "Физика-Солнце" АН РУз.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, академик АН РУз Т.С.Юлдашбаев.

Официальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессор М.М.Муминов,

кандидат физ и ко-мат е мат и че с -ких наук Н.В.Петров

Ведущее научное учреждение: Ташкентский Государственный Университет.

Защита диссертации состоится ¿яг? - У/ 1994р. часов на заседании Специализированного совета Д 015.08.21 при ФТИ НПО "Физика-Солнце" АН РУз по адресу: 700 084,г.Ташкент,ул.Г.Мавлянова, 2-Б.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке АН РУз.

X

Авторефорат разослан " ^ 1994 г

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор технических наук

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Большой интерес к экспериментальному исследованию процессов множественной генерации частиц на атомных ядрах определяется становлением новых идей по использованию ядер в качестве чувствительных мишеней в решении вопроса о вкладе процессов внутриядерного перерассеяния вторичных адронов, рожденных на одном из нуклонов ядра, о пространственно-временном развитии взаимодействия. При изучении генерации У-квантов во взаимодействиях высокоэнергичных адронов с ядрами представляется возможность получить информацию о глюонной структурной функции адронов, т.к. кесткие /-кванты рождаются на кварковом структурном уровне как свободные частицы и практически не испытывают вторичных взаимодействий.

Также, сравнение множественных процессов в адрон-ядерных взаимодействиях при эквивалентных энергиях и в одинаковых экспериментальных условиях дает возможность проверить ряд принципиально важных предсказаний некоторых теоретических моделзй о источниках испускания вторичных адронов и У-кпантов. Эксперименты такого рода относятся к самым сложным из-за наличия большого фона к изучаемому редкому процессу. Этот фон трудно учесть достаточно корректно, если детектор адронов и У-квантов не охватывает полного телесного угла их эмиссии и не обладает доста^-точно высокой эффективностью их регистрации. Игли, в свою очередь, сечение изучаемого процесса очень мало, то ценность данных эксперимента может заключаться преимущественно в уточнении поведения фоновых эффектов в различных кинематических областях.

Скудность экспериментальных данных при одновременной регистрации как заряженных, так и У-квантов делает весьма актуальным проведение таких экспериментов и получение данных по различным корреляционным и спектральным зависимостям между заряженными и нейтральными частицами.

На менее важно использование пучков частиц с различными кварковыми составами во взаимодэйствчях с разными ядрами в одинаковых методических условиях, что создает возможность повысить 11увствительность физического анализа механизма множественного образования вторичных частиц.

' - 2 -

Цель настоящей работы заключается в следующем:

- в создании экспериментальной установки с одновременной высокоэффективной регистрацией заряженных и нейтральных вторичных частиц в полном телесном угла;

- в разработка и в применении быстродействующих детекторов и блоков электроники при интенсивных первичных пучках ускорителя У-70 в регистрации редких каналов реакции с образованием /-квантов с большими поперечными импульсами Рту, с большой множественностью заряженных частиц с большими суммарными энергиями /-квантов: ТЕу > 1 56

- в конструировании и применении больших искровых камер с оптическим сгемом информации с повышенными эксплуатационными свойствами;

- в создании спектрометрического многоканального тракта, участ-вовающего в логике отбора событий и определению энергий /~ квантов при наличии интенсивных электромагнитных помех, возникающих при срабатывании искровых камер;

- в получении, обработке экспериментальных данных и в создании банка событий при взаимодействии адронов (р, jtj" К*) с различ- • ными мишенями (Ве, С, AI, $п, Рв) в одинаковых экспериментальных условиях при импульсе 7.5 ГэВ/с;

- в изучении и нахождении экспериментальных закономерностей множественной генерации адронов и /-квантов в различных кинематических областях и в сопоставлении их с монте-карловской версией модели кварк-глюонннх струн применительно к адрон-ядерным взаимодействиям в области средних энергий;

- в проведении корреляционного анализа по множественной генерации и в угловом распределении вторичных частиц в зависимости от типа налетающего адрона и атомного веса ядерной мишени.

Научная новизна и практическая ценность работы.

Настоящая работа выполнена на базе Серпуховского ускори-,,

теля У-70 на канале №6 группой сотрудников ФТМ АН РУз лаборатории космических лучей.

I. Разработана и создана оригинальная экспериментальная установка, позволяющая проводить набор и анализ взаимодействий

при различной логика отбора событий с одновременной регистрацией как заряженных, так и /-квантов.

2. Предложена методика пространственной регистрации в полном телесном угле и спектрометрических измерений вторичных ад-ронов и /-квантов искровыми камерами совместно с сцинтилляцион-ными детекторами,

3. Получены новые экспериментальные результаты взаимодействий адронов разного кваркового состава при импульсе 7.5 ГэВ/с

с различными ядерными мишенями в одинаковых методических условиях, что представляет практическую ценность при построении теоретических воззрений на механизм множественной генерации вторичных частиц.

4. Впервые исследовались распределения по множественности заряженных частиц о переменных 1Ш0 в зависимости от числа рожденных /-квантов и типа взаимодействия.

5. Проведен анализ угловых распределений и характеристик вылета вторичных частиц из мишени. Было рассмотрено поведение параметра азимутальной анизотропии об от величины среднего поперечного импульса /-квантов в событии. Также исследовались угловые распределения по псевдобыстроте в зависимости от типа налетающей частицы и атомного номера ядра мишени.

Апробация работы и публикации по теме диссертации.

Материалы, обобщенные в диссертации, докладывались на сессиях 0Я<5 АН СССР в 1980 и 1990 г.г. в Москве, в 1982 г. в Самарканде на Всесоюзной конференции по космическим лучам, на Ш Всесоюзном Проблемном семинаре в 1985 г., Ташкент, а также на сепшарах Ф1И ЛЯ РУз.

Основные результаты работы изложены в 10 статьях, опубликованных в сборниках, препринтах, в "Известиях АН СССР" (серия физическая), "Физическом журнале" АН РУз и в материалах конференций. Получено Авторсное свидетельство СССР на новый тип высоковольтного биполярного разрядника.

Объем и структура диссертации.

Материалы диссертационной р:хботьт изложены на 122. стр., в состав которых входят таблиц, рисунков, 5"етр. с изложением наименований цитируемой литературы.

Диссертации состоит из вгедения, пяти глав к заключения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Технические характеристики экспериментальной установки, разработанной в лаборатории космических лучей ФТИ АН РУэ, по регистрации полной множественности вторичных частиц в адрон-ядерных взаимодействиях при импульсе 7.5 ГэБ/с на ускорителе ИФВЭ (г.Серпухов).

2. Метод регистрации частиц искровыми камерами с возможностью проведения спектрометрических измерений со сцинтилляци-онных счетчиков при наличии высоковольтных электромагнитных помех.

3. Новые экспериментальные результаты при импульсе 7.5 ГэВ/с в широком спектре адрон-ядерннх взаимодействий в одинаковых методических условиях:

- корреляционные зависимости по множественности вторичных заряженных частиц и /-квантов;

- распределения по множественности заряженных частиц в переменных ШО в зависимости от числа генерированных /квантов в событии ( /-скейлинг);

- анализ угловых распределений по параметру азимутальной анизотропии в зависимости от величин средних и максимальных поперечных импульсов /-квантов;

- исследование угловых распределений заряженных частиц и /-квантоэ по псевдобыстротам - &

4. Результаты анализа экспериментальных данных по полной множественности вторичных частиц и угловых характеристик, позволившие получить информацию о зависимости важнейших параметров адрон-лдернмх взаимодействий как от типа налетающего ад-рона, так и от величин атомных весов ядер-мишеней, могут послужить четким критерием в построении теоретических моделей.

Личный вклад диссертанта. Участие в коллективной разработке и изготовлении искровых камер, метода оптического съема информации. Конструирование и эксплуатация системы высоковольтного питания искровых камер. Получение и анализ экспериментальных данных по множественной генерации вторичных частиц и их угловым характеристикам.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность выбранной теш, указана цель работы, рассмотрена практическая и теоретическая значимость постановки эксперимента, получения новых экспериментальных результатов. Приведено описание структуры диссертации и сформулированы основные положения, вынесенные на защиту.

Первая глава диссертации посвящена описанию экспериментальной установки, характеристикам ее узлов. Приведены электронные схемы управления, логики отбора событий и выработки триггерноро сигнала запуска искровых камер.

Экспериментальная установка ФТИ АН РУз выгодно отличается от других экспериментов, поскольку, во-первых, одновременно регистрируются параметры как заряженных, так и нейтральных частиц, что позволяет проводить эксклюзивный анализ событий, и, во-вторых, благодаря применению быстродействующих детекторов и электроники эффективно использовались интенсивные пучки частиц ускорителя для регистрации редких каналов реакций с образованием /-квантов с большими поперечными импульсами и с большими .суммарными энергиями в одном событии, а также позволяло отбирать события с большой ¡тожественностью заряженных частиц.

Состав элементов установки (рис.1) следующий. Мониторная часть, состоящая из 3-х газовых пороговых черепковских счетчиков и 4-х сцинтилляционннх детекторов, позволяет выделять из пучка частицы определенного сорта (е+, у? , К*, р). Координаты первичной частицы и вторичных частиц, вылетающих назад з лабораторной системе координат, измеряются при помощи 3-х гг/чковых искровых камер. Для измерения координат вылета вновь рожденных частиц использовались четыре группы мишенных искровых камер, аксиально окружающих мишень, и двухзазорная тонкостенная искровая камера с рабочими промежутками по 7 см. Для регистрации /-квантов, вылетающих вбок, был помещен фильтр толщиной в 2 Ь -единицы между модулями мишенных кам^р.

За мишенными искровыми камерами размещен искровой спектрометр с системой сцинтилляционннх счетчиков. Искровой спектрометр состоял из II модулей, прослоенных свинцовыми фильтрами толщиной в I и 2 t -единицы. Рабочая площадь спектрометра сисгчвляла 0.9x0.9 м^. Суммарная толщина фильтра (по пучку)

' - б -

составляла 12 I -единиц. Искровой спектрометр позволял определять пространственные (не хуже 3-1СГ3 рад.) и энергетические характеристики /-квантов, регистрируемые в виде отдельных электромагнитных лавин. Суммарную энергию /-квантов в событии можно било определять еще одним методом - по числу частиц в области максимума каскадов с помощью спектрометрического анализа сигналов от двух сцинтилляционних детекторов, расположенных по глубине спектромотра в 5 и б £ -единиц. Вся система сцин-тилллционных детекторов давала возможность управлять запуском установки в различных логических режимах, выделяя редкие каналы реакций с определенно задаваемыми критериями отбора событий.

Приведена также система оптического съема информации с искровых камер.

Во второй глава приведены и описаны характеристики искровых камзр оригинальной конструкции с повышенными эксплуатационными свойствами. В отличии от известных конструкций трековых искровых каызр, электроды в которых выполняются из сплошного листового материала, в примененных искровых каморах электроды выполнены из натянутых гофрированных проволочек с шагом I мм и с дополнительными внешними демпфирующими электродами. Из-за введения в конструкцию высоковольтных электродов камер индуктивной развязки была получена строгая параллельность электродов, равномерная яркость треков и на два порядка более долгая эксплуатация камер по сравнению с конструкциями камер со сплошными электродами.

Приведены также схемы запуска и высоковольтного питания искровых камер и их характеристики. Особое внимание было удалено уменьшению влияния высоковольтных электромагнитных помех на блоки наносакундной электроники при срабатывании схем запуска и работы искровых камар.

В частности с этой целью, а также для повышения эксплуатационной надежности и получения стабильных характеристик в примененных в работе высоковольтных разрядниках была применена новая оригинальная разработка.

В третьей глава диссертации описана методика обработки экспериментальной информации, калибровка /-спектрометра и нахождение погрошностой в определении энергии и углов вылета ' вторичннх частиц и " -квантов.

Из nncix 300000 сделанных снимков с искровых камер искрового спектрометра и мишенного окружения после двухкратного просмотра 60000 снимков было обработано и записано в память ЭВМ для дальнейшего физического анализа взаимодействий адронов с различными ядрами 12973 событий. (Таблица I",стр. 17)

При калибровке /- спектрометра использовался пучок позитронов с различным значением энергий от 0.8 до 7.5 ГоВ. Позитроны выделялись из несепарированного пучка частиц при помощи монитора из сцинтилляционных счетчиков Sj + S 4 (Рис.1) и гтового порогового черепковского счетчика Cj. Охранная система из счетчиков AQ и Ajq подавляла случаи попадания позитрона в спектрометр с фоновым сопровождением.

Для определения энергии /-квантов были построены на основе проведения калибровок каскадные зависимости с учетом угла прохождения, глубины конверсии и координат выхода ия спектрометра электромагнитных лапин с различными энергиями. Энергетическое раэреатнио в определении энергии /-квантов было не хуже 15$, порог регистрации был на уровне 130 4 150 МэВ.

Суммарная энергия всех /-квантов в событии определялась вторым методом: двумя сцинтилляциошшми счетчиками S д и S расположенными в области максимума развития лавин в спектрометре. Таким образом, использование двух независим!« методов в определении энергии /-квантов дало возможность улучшить точность измерения каждого способа к повысить достоверность полученных розультагов эксперимента. В точность определения энергии входит учет таких факторов как флуктуации в продольном развитии лапин, переменная доля выхода энергии электромагнитного каскада за пределы /-спектрометра, а такие использования немонохроматического пучка Др/'р 10 f 15%.

В главе приведен результат моделирования процесса генерации взаимодействий в гоомотрии установки по программе ФОРС и сделана оценка потерь ^исла /-квантов и заряженных частиц при разных углах вылета из мишени, порога регистрации и эффективности их регистрации в искровитс камерах. Доля потерь как заряженных частиц, так и /-квантов составила не более Ь% на событие.

В четвертой глаза излагается анализ экспериментальных данных по множественности вторичных частиц в АЛ-РэаимодеЯстялях. В качестго сравнения чгтгих экспериментальных рззультатов с современными воззрениями на механизм анрон-ядерных вэаимодойстт.лЯ

была использована м.онте-орлооская версия розыгрьгла событий по модели кварк-глюонных струн авторов Амелина Н.С., Гудш.-л К.К., Тонэева В.Д. (Ш{-ГС).

По этой модели процесс рождения адронов происходит посредством формирования и распада кварк-глюонных струн при предположении о взаимодействии между концами невозмущенной и возмущенной струн, на которых располагаются валентные кварки. Модель учитывает вторичные процессы взаимодействия стабильных адронов и резонансов. По программе-генератора событий в рамках этой модели было получено по 2000 ноупругих взаимодействий пионов, каонов и протонов с ядрами Н2» Ве, С, А1, $п, Рв при первичном импульсе налетающих адронсв 7.5 ГоВ/с. Обработка смоделированных событий проводилась в соответствии с критериями отбора полученных экспериментальных данных и с учетом всех методических особенностей установки.

Далее в главе приводится сравнительный анализ характеристик взаимодействий адронов с различными ядрами, полученными в эксперименте и по модели МКГС. В пределах статистических сшибок средние множественности вторичных ластиц, средние поперечные импульсы /-квантов и их импульсный спектр согласуются с данными розыгрыша.

Используя особенность экспериментальной установки по одновременной регистрации /-квантов и заряженных частиц с высокой эффективностью при различных пдрон-ядерчых взаимодействиях в одинаковых методических условиях, были исследованы корреляции по множественности заряженных частиц от числа /-квантов в событии и, наоборот, множественности /-квантов от числа заряженных частиц. Результат анализа распределений показывает на уменьшение множественности /-квантов (заряженных частиц) с ростом множественности заряженных частиц (/-квантов). По данным других работ при импульсах первичных частиц более 25 ГоВ/с наблюдается не пздоние, а рост множественности. Измерение характера зависимостей пс множественности при более низкой энергии межно объяснить кинематическим ограничением в диссипации энергии в изучаемой области взаимодействий. Модель МК-ГС, построенная изначально для области более высоки-: энергий, качественно опиенвчет эксперн\енттлы1ч:Ч рззультат.

Такзз были. нггачг'.липиЕогн'Ч" гг.спредела;п:п го множественно стям плгяпенккч ч • ■т;;г, !' '//-кпчч: св в записи * " и как от типа

мишени, так и типа налетающего адрона. Получить в эксперименте абсолютные значения множественностей вторичных частиц в зависимости от А довольно сложно. Большое влияние на достоверность получаемого результата оказывают методические особенности проведения эксперимента ( измерения б сложных по химическому составу мишеней, использование различных критериев отбора взаимодействий и пр.).В нашем эксперименте был использован сравнительный подход в анализе характеристик -^А-взаимодействий,получаемых в одинаковых методических условиях на "чистых" ядерных мишенях. Это позволило получить выводы о динамике характеристик без привлечения дополнительных предположений и учета методических поправок.

Из полученных экспериментальных данных видно,что средняя множественность заряженных частиц и У-квантов в пределах ошибок не зависит от типа налетающих на мишень адронов. Что касается средней множественности заряженных частиц и У-квантов в зависимости от роста атомного номера ядра-мишени, то характер их разный. Так, если средняя множественность заряженных частиц растет с увеличением атомного номера ядра-мишени, то средняя множественность У-квантов падает. Это видно по таблице 2.

____Таблица 2

К

У- 1.31 ± .04 0.82 - .03

К*" 1.41 ± .04 0.89 ± .03

р П 38 ± .04 0.71 £ .03

гк 1.37 ± .03 0.81 ± .02

Таким образом,можно говорить,что наблюдается процесс поглощения У-квантов я процесс вторичной диссипации энергии для заряженных частиц во взаимодействиях с тяжелыми ядрами. Такое объяснение может иметь место, если учесть, что средний импульс У-квантов - как продукт распада тг,0-мезонсв, в два раза меньше среднего импульса заряженных частиц в событиях.

Благодаря преимуществам установки, в ьашей работа впервые была использована возможность исследовать распределения по множественности заряженных частиц в переменных ¡{НО в зависимости от числа регистрируемых в событии У-квантов.

Обнаружоно, что форма распределений не меляется от типа налетающего адрона и ядра-мишени при разной множественности У-квантов. Это непосредственно указывает на наличие в распределениях У-скейлинга С рис.2). 1

Также наблюдается в данном эксперименте У-скейлинг в зависим: мости от доли энергии,уносимой У-квантами в событии.

С целью проверки справедливости У-скейлинга в соударениях адронов с различными ядрами использовались нормированные моменты /J,2/ , „ .

С „<П£_ , где о = 2,3,4,... (I)

Ч- <"v v

которые должны быть постоянны при фиксированном cj. . Сравнение

показывает на наличие У-скейлинга в пределах<15 % ( Рис.3).

Дополнительно к данному проверочному критерию использовался тест по . Результат данного анализа показывает на высокий уровень достоверности обнаруженного У-скейлинга. В таблице 3 приведены значения отношения на степень свободы,в пределах которых проводилась аппроксимация функции Слеттери

НЧгЖАг + B2s+Cii'-r2>*,)expi'-f*),,(2)

1 ' 1 ¿7"U>

Наряду с результатами нашей работы, был проведен подобный

анализ данных ■уГХе-взаимодейстэий со 180 литровой пузырьковой камеры И1ЭФ (Москва) при 3,5 ГэВ/с, где порог регистрации У-квантов составлял несколько МэВ со 100 % Эффективностью регистрации. На ядрах Хе справедливость У-скейлинга подтверждается на уровне «10 %.

Пятая^глава посвящена анализу угловых характеристик вторичных частиц и'импульсным спектрам У-квантов. Исследовалась зависимость азимутальных корреляций от величины среднего поперечного импульса Уквантов в событии.

Для анализа использовался чувствительный критерий/3/

oi=J./т/nCn-i) ( 3 )

где П -число вторичных частиц. Величина

J, = ^со-4 ¿ЕуУт/пеп^У ( 4 )•

является функцией парных азимутальных углов

. ZtJ^y-ij < 1,2....м ; и 1,2,...W

' fj ). При полной компланарности 71 импульсов вторичных . частиц в плоскости,перпэндикулярной к азимутальной, значение . величины oi достш ает максимального значения oi = I. При равно-

Таблица 3

о

Значения oçy j, по проверка /-скейлинга Сданные эксперимента)

Для всех CofliTHH ) Ну <0.4 Kv»0.4

Ад рои -Vo V •¡S/ Y 1с Ь / к

Be 27 0.72 27 0.68 17 0.62

С 27 0.72 25 0.65 20 0.72

J AI 23 0.61 20 0.58 14 0.56

S* 26 0.68 26 0.64 18 0.58

У- Xa® 34 0.57 - -

Be 28 0.73 27 0.61 19 0.68

к* С 24 0.69 24 0.67 20 0.65

AI 22 0.62 20 0.53 15 0.56

S« 25 0.68 25 0.69 20 0.55

Be 25 0.71 25 0.72 15 0.54

X) С 24 0.70 23 0.71 17 0.59

AI 23 0.59 20 0.48 14 0.61

Sr. 23 0.65 21 0.51 Т4 0.57

8 А.У.Абдурахимов и др. Сообщение 0ИЯИ, PI-88-903.

(по версии МгС-ГС)

Вэ 36 0.85 32 0.80 23 0.82

+ С 35 0.81 31 0.78 21 0.77

Iе AI 35 0.79 30 0.76 22 0.78

Sn 36 0.77 31 0.73 20 0.74

Be 34 0.84 30 0,79 22 о; 81

К* С 36 0.85 31 0.82 20 0.80

AI 35 0.80 29 0.79 18 0.77

Sn 35 0.82 28 0.78 17 0.79

Be 33 0.87 29 0.78 22 0.66

р С 34 0.55 28 0.75 20 0.82

г AI 34 0.33 23 0.77 19 0.87

Sn. 36 0.83 ''Л СО 0.76 18 0.81

норном распределении частиц по азимутальным углам величина Сбудет минимальна (<*!=- 0,5 приЯ= 3).

В работе наблюдается возростаниз азимутального эффекта при увзличении среднего поперечного импульса /-квантов в области <Рту>>0.4 ГэВ/с, что согласуется в пределах статистических ошибок с результатами расчета по МК-ГС,рис.4. На тяжелых ядрах азимутальный эффект соответственно атомному номеру ядра снижается в силу происходящих и учитываемых в МК-ГС дополнительных внутриядерных процессов и вторичных перерассеяний.

С целью проверки влияния на азимутальные корреляции только закона сохранения импульса был промоделирован розыгрыш событий элементарного акта взаимодействий с независимым испусканием вторичных частиц. На рис.4 для сравнения с полученными экспериментальными данными и по МК-ГС нанесен рззультат этого розыгрыша событий. Видно,что влияние закона сохранения импульса на азимутальный эффект в области больших эначзний<Рту>значительно слабее, чем это наблюдается в эксперименте. В то же время модель МК-ГС, в которой учитывается образование различных типов резонансов, хорошо воспроизводит наблюдаемый в эксперименте эффект возростания азимутальных корреляций с ростом <Рту>. Это свидетельствует о нетривиальном динамическом происхождении азимутальных корреляций, наблюдаемых экспериментально.

Существенный вклад в возростание величины Ы. как в эксперименте, так и по модели МК-ГС происходит за счет нарушения независимости углов вылета вторичных частиц,конечного продукта рампада резонансов. Таким образом,возможной причиной азимутальной анизотропии .является образование и распад промежуточных резонансных состояний - как следствиз наличия большого собственного момента импульса у системы рожденных /-квантов. В пользу этой интерпретации служат данные модели МК-ГС,где учитывалось рождение промежуточных резонансов при генерации вторичных частиц в А-взаимодействиях. На тенденцию к кампланарности в разлете вторичных частиц от распада многопионных резонансов указывают результаты других экспериментальных исследований/4/.

В этой же главе приводен результат анализа угловых распределений вторичных частиц по псевдобыстротам

--¿п^в'/г {ъ)

дгя /-квантог. и зпрягглшнх ччетиц при взг.имод-'йс^вии адрснон

с различными ядрами. Экспериментально показано, что в области фрагментации мишени наблюдается относительный рост множественности вторичных частиц с. увеличением атомного номера ядра-ми-изни,когда в области фрагментации снаряда и в области пиониза-ции сохраняется относительный выход множественности заряженных частиц и /-квантов. •

В примененной нами версии МК-ГС / 5 / взаимодействие адронов с ядрами рассматривалось в плоскости прицельного параметра и не учитывались процессы по продольной координате и время формирования вторичных частиц. Вариант модели, развитый в последующих работах авторов этсй модели, реализует кинетический подход к АА-взаимодействиям и прослеживает эволюцию состояния взаимодействующей системы в пространственно-временном развитии динамики адрсниэации частиц / 6 /.Теоретический анализ данной версии модели показывает, что относительный рост быстротного распределения в области фрагментации ядра-мишени почти полностью определяется упругими перерассзяниями частиц внутри ядра,процессами поглощения пионов нуклонами ядра и запретом Паули на внутриядерные столкновения.

В Заключении перечислены основные результаты,полученные в диссертации и сделанные при этом выводы.

Основные результаты.

I. Создана экспериментальная установка для сравнительного исследования взаимодействий адронов с ядрами Ве,С,А1,5п,РЬ при 7,5 ГэВ/с на ускорителе протонов У-70 ИФВЭ г.Серпухов коллективом сотрудников Лаборатории космических лучей ФТИ АН РУз.Установка обладает преимуществами одновременной регистрации заряженных частиц и /-квантов и,благодаря применению быстродействующих детекторов и электроники,позволяет эффективно использовать интенсивные пучки частиц ускорителя при регистрации редких каналов реакций: с образованием /-квантов с большими поперечными импульсами, с большими суммарными энерговыделениями в каждом взаимодействии, с большой тожественностью вторичных частиц.

Сконструированный искровой спектрометр с системой широкозазорных искровых камер окружения мишени позволяет определять пространственные и энергетические характеристики /-квантов с точностью нз хуже лв',~3'10'"1>рад., дЕу ^ 15 % Еу.Оптический съем информации позволил объединить электронный метод отбсря со<!>.т:«й

с камерной обработкой и эвентуальным анализом изучаемых процессов.

2. Впервые проведен эксперимент по сравнительному анализу кинематических характеристик генерации заряженных частиц и У-квантов при импульсе 7,5 ГэВ/с в широком спектре адрон-ядерных взаимодействий в одинаковых методических условиях. Результаты анализа сравнивались с предсказаниями модели кварк-глюонных струн С МК-ГС ).

Впервые экспериментально установлены новые закономерности в распределениях по множественности заряженных.частиц в переменных КНО в зависимости от числа /-квантов в событии. Обнаружено,что форма распределений не меняется от типа налетающего адрона и ядра-мишени при разной множественности /-квантов.Это указывает на наличие У-скейлинга.Также скейлинговое поведение наблюдается в случае разных парциальных коэффициентов неупругости в адрон-ядерных взаимодействиях. Проверка по критерию и по нормированным моментам С = ¿т^ЬДя-Ф подтверждают наличие У-скейлинга на уровне 415%.

3. Выполнен анализ угловых характеристик вторичных частиц. Исследовалась зависимость азимутальных корреляций от величины среднего поперечного импульса У-квантов в событии с помощью азимутального критерия -функции парных азимутальных углов= частиц I и^ (£

Данные указывают на существенное возростаниз величины азимутальной анизотропии в области больших поперечных импульсов У--квантов (<Рту>>0,5 ГэВ/с) .Данные согласуются с МК-ГС,где учитывались промежуточные резонансные состояния.Результаты моделирования взаимодействий с учетом только закона сохранения импульса не воспроизводят данные эксперимента. Возможной причиной наб* людаемого азимутального эффекта может быть наличие большого собственного момента импульса у системы рождаемых У-квантов от распада промежуточных резонансных состояний.

4. Угловые распределения по псевдобыстроте = - & ф#2 в эксперименте указывают на относительный рост множественности частиц з области фрагментации ядра-мишени с увеличением массового числа А,что,согласно МК-ГС,определяется упругими перерассеяниями частиц внутри ядра и процессами поглощения пионов нуклонами ядра.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы

в следующих статьях:

1. А.М.Абдуллаев, Р.У.Бейсембаев, Е.В.Гаврилин, Э.Ж.Муллажанов, Ф.Г.Улимаева, Т.С.Юлдашбаев, "Обработка зкспериментальных данных, получанных при помощи камер и применение черенков-скоро спектрометра для измерения энергии частиц космических лучей", в сборнике "Взаимодействия частиц высокой энергии

с нуклонами и ядрами", ФАН, 1972 г.

2. С.А.Азимов, А.М.Абдуллаев, Е.В.Гаврилин, Ю.П.Кратенко, Э.Н. Цуллажанов, В.М.Мялковский, Х.Нуритдинов, Т.С.Юлдашбаев/ Э.Хен, "К изучению нэупругих взаимодействий частиц высоких и сверхвысоких энергий", в сборнике "Множественные процессы при высоких энергиях", ФАН, 1976 г.

3. А.М.Абдуллаев, Г.Т.Ддьшов, Ф.К.Алиев, Е.В.Гаврилин, З.Даудов, А.Н.Конышав, Ю.П.Кратенко, В.М.Мялковский, В.Н.Фомин, Э.Хен, Т.С.Юлдашбаев, "Искровой спектрометр для исследования адрон-ядерных взаимодействий на ускорителе ИФВЭ", в сборника "Неупругиа взаимодействия адронов с нуклонами и ядрами при высоких энергиях", ФАН, 1978 г.

4. А.М.Абдуллаев, С.А.Азимов, Е.В.Гаврилин, А.Н.Конышев, В.М. Мялковский, Э.Хен, О.Химматкулов, Т.С.Юлдашбаев, "О парциальных коэффициентах неупругости К/ в «А- и рА-взаммодейст-виях", Известия АН СССР, сар.физ., т.46, №9, 1982 г.

5. А.М.Абдуллаев, С.А^Азимов, Е.В.Гаврилин, З.Каноков, П.К.Кирьянов, А.Н.Конышав, М.Б.%рбатова, В.М.Мялковский, Э.Хен, О.Химматкулов, Т.С.Юлдашбаев, "Исследование парциального коэффициента наупругости Ку в TIC- и рС-взаиыодеЙствиях при импульсе 7.5 ГэВ/с", Препринт ФТИ АН РУз 12-83-ФВЭ, 1982 р.

6. А.М.Абдуллаев, Е.В.Гаврилин, А.Н.Конышев, М.В.Курбатова, А.У.Максудов, В.М.Мялковский, Э.Хен, О.Химматкуллв, Т.С.Юлдашбаев, "Изучение характеристик irA- и рА-взаимодействий пру импульса 7.5 ГэВ/с", в сборнике "Множественное образование частиц в адрон-нуклонтгх и адрон-ядернкх взаимодействиях", ФАН, 1985 г.

7. Е.В.Гаврилин, "Биполярный ыногоискровой синхронный разрядник с параллельно включенными искровыми промежутками", Авторское свидетельство СССР, № I4I7739, 15.04.88 г.

8. Е.В.Гаврилин, В.Ы.Мялковский, Э.Хен, "Высоковольтное импульсное питание искровых кашр /-спектрометра". Препринт ФТИ АН Узбекистана, 165-92-ФВЭ, Ташкент, 1992 г.

9. А.М.Абдуллаев, Е.В.Гаврилин, В.Ы.Мялковский, Э.Хен, Т.С. Юлдашбаев, "Искровой спвктромегр для одновременной регистрации заряженных частиц и У- квантов", Препринт ФТИ АН РУз, 164-92-ФВЭ, Ташкент, 1992 г.

10. A.l'..Abduleev,A.L.ChazovlE.V.GavrilinIEЛ1уоп,А .K.Konyshev, M.V.Kurbc.tova,V.il.Mielkovski,,i,.S .luldashbaev. "A comparative study of ths K+A interactions at 7.5 GsV/c." Уэб.физ.журн. 1992 г.№ 5.C.28.

Цитированная литература:

X. Kcba Z .et al. .Nucl.Ph.ys .B40.317 (I570-).

2. Slattery P.,Phya.Rev.Lett.Я9.1624(1Э72).

3. Абдужамилов Ш.и др.,ЖЭГФ,1953,т.45,№3,с.407-414.

4. Кулахмедов H.H..Юлдашбаев Т.С.,Сборник ФАН УзССР,1981,с.204.

5. Амелин Н.С.'и др.,ЯФ,1990,т.51,с.512.

6. Амелин Н.С. и др.,ЯФ,1990,т.52,с.272.

- J 7 _

ï'HC.l О"'устачорм и eg рясНсложеккэ на paituie ? 6 У-70.

Таблица I. Банк данных (число М-взаимодэйстпий)

Мишень

Снаряд Ее С AI 3 n Pb

2022 1819 7G8 1412 275

К1" юьь 495 373 497 -

Р IC5I 8-Ю 517 701 248

о

о

; Г

' -%к + Ве I"

" ' 7 ^

т -У

1 ! " ; ,

в ! 1 ■ ! 1 '17

-I. л ! 1 1:7

о : ¡'¡7 1 , ! •

■ I -¡г!,

Рлс. 2 Распределения по множественности заря~энкых частиц в перзмэнных КЯО при взаимодействии адронов с ядрами барилия, углерода, алюминия и

слое?, при различно:.; числе У-квактоз в событии.

Со=<п^>/<п ,>2

ту

ю I

Рис.3 Значения нормированных моментов С^ =<псЬ>/<псЬ> для распределений заряженных частиц г переменных КТО в зависимости от множественности /-квантов в событии^/-скейлинг). + - эксперимент, х- данные эксперимента уГХз при 3,5 ГэВ/с,/^70- МК-ГС. АД-К, ▼\М1 ,®0-р.

с/ с.св о.о4

-!М Г ! Г VI, ^

г|п + Вертгт 'И*/ /! 1

^¡'тгК Ъ'ТЛ :-) ! Н-

ьь

1 ' ! 1 "Г| I"

к

о.о8 о.о4

-^КЧ Ве|"

о.оВ

.л.;...

о.о4Л!

1 Ич 1 I

+ А1и, 1 1 : 1 1 ■ : ! \ 1 1 .г ; 5 : 1 ■ ! 1 !

К ..1 л|

Т- '" г— Л-.; ¿-¡х

Г"",1"""Г П"1

°-о8НР + Т

£

-Н<рту>1-

о.2 о.4

<Гэв/с)

°'-2 ' °'-4 с Гэв/с)

Н—I I И

0.2 0.4

с Гэв/с >

Рис. 4 Зависимость величины азимутальной анизотропии с/от среднего поперечного импульса /-квантов в событии в адрон-ядешьгх взаимодействиях.

' о' - эксперимент, - МК-РС,---"ФОРС"(розыгрыш взаимодействий по фазовому

" объему)

го о

БИРЛАМЧИ ИМПУЛЬСИ 7,5 ГэВ/с БУЛГАН К*-МЕ30Н-

ЛАР ВА ПРОГОНИАРИ1НГ Вэ, С, А1,5п, РЬ ВДРОЛАР . БИЛАН 1УЩШШШАРИДА ВУЖУДГА КЕПГАН ИКНИЛАМЧИ ЗА-РЯДЛАНГАН ЗАРРАЧМАР ВА У-КВАНТЛАРНШГ ХАРАКТЕР-ИСШШАРИНИ ТАЖРИБА АСОСИДА УРГАНИШ.

Гаврилин Евгений Васильевич

Бирламчи импульси 7,5 ГэВ/с булган ^-мезонлар

ва протонларнинг Во,С,А1,3-п,РЬ ядролари билан туцнашиш характеристикаларини урганиш учун Серпуховдаги юцори энер-гиялар физикаси инсгитутига тегишли У-70 протон синхрот-ронида тажриба утказии усулига ва цуйилишига Оагишлан иш. Бу иш Узбекистон Республикаси Фанлар Академияси Физика-техника илкго^и космик нурлар тадцицотхонаси ходимлари то-монидан бажарилган.

Тажриба цурилмаси иккиламчи зарядланган заррачаларни чайд этувчи катта уч^унли детектордан ва У-спектрометрдан иборат булиб, у нишондан чи^аотгзн иккиламчи заррачаларни 4^ бурчак остида гула ^айд этади. ¡£урилмани бошк,арувчи "триггер" сигнал черенков ва сцинтилляцион детекторлари ор^али г(осил 1£илиниб, нодир жараёнларни цайд этишга мулжал-ланган. Ву жараёнларда катта купламчи заррачалар,катта им-пульсли У-квантлар ваУ'туркумига катта энергия берилиши ку-эатилади.

Импульси 7,5 ГэВ/с ва кварк сони ^архил булган адрон-ларни турлч атом огирликидаги ядролар туплами билан ноэлас-тик туцнашигаидан ^осил булган иккиламчи зарядланган ва нейтрал заррачаларни биргаликда !',айд этиб, уларнннг куплэмчи-лик ва бурчак та^симотлари биринчи марта бирхил шароитда фиэикавий анализ цилинган.

Ддрон-ядролар туцнашиши натиласида олинган тагриба хар-актеристикалари з^озирги замон талабига жавоб берадиган КЕарк-глмон тори назарий модели билан та^цосланган.

Experimental Investigation of Charged Particles and y - quotums's Generation Characteristics in the Interaction of 7,5 GeV/cJt-.K-mssons and protons with nucleuses of Be,C, Al,Sn,Pb.

Gavrilin Evgenly Vasllevlch

Abstract.

The work is devoted to organization and technique of experimentes on the proton synchrotron U~70 №B3 in Serpuhov about the investigation of 7,5 GeV/cjT-,K+-mesoris and protons wlht nucleuses of Be,C,Al,Sn,Pb interaction Characteristics. The work is executed by the workers of Cosmic Rays Laboratory frdm FTI of ASRUz. The instrumentation involved bic spark detectors of secondary charged particles and Y~ spectrometer with inclusion of complete angle of emission of secondary particles from a target.

The launching trigger signal was forming by scintillation and Cerenkov detectors. It was permiting to register un-resllient interactions with great plurality of secondary particles and also events with great possed energy in photon component. First we have conduct physical analysis of plural generation and angle characteristics of secondary particles in large spectrum of hadron-nucleus interaction, which exceeded by Identical methodic conditions with 7,D GeV/c primory pulse. This experimental characteristics of had of hadvon-nucleus interaction was comparing with modern theoretic model of quark-gluon string?.

St'