Исследование на установке ДИСК инклюзивных сечений рождения кумулятивных пионов и протонов во взаимодействиях протонов с легкими ядрами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1-95-42

На правах рукописи УДК 539.14,539.17

ШАХАЛИЕВ Эхтирам Исмаил оглы

ИССЛЕДОВАНИЕ НА УСТАНОВКЕ ДИСК ИНКЛЮЗИВНЫХ СЕЧЕНИЙ РОЖДЕНИЯ КУМУЛЯТИВНЫХ ПИОНОВ И ПРОТОНОВ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРОТОНОВ С ЛЕГКИМИ ЯДРАМИ

Специальность: 01.04.16 — физика ядра и элементарных

частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 1995

Работа выполнена в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований и в Азербайджанском Национальном Аэрокосмическом Агентстве.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, старший; научный сотрудник

кандидат физико-математических наук

Панебратцев Юрий Анатольевич

Сулейманов Маис Кязнм оглы

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

кандидат физико-математических наук

Ангелов Николаи

Аношин Александр Иванович

Ведущее научно-исследовательское учреждение: Московский инженерно-физический институт, г.Москва

^уцита диссертации состоится " 1С" Ч!_ 1995 года в

" }0~ " часов на заседании специализированного совета Д-047.01.02 в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований по адресу:

141980, г. Дубна Московской области, ЛВЭ ОИЯИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛВЭ ОИЯИ.

г

Автореферат разослан " Н- Ч 1995 г.

Ученый секретарь „

специализированного совета М.Ф. Лихачев

доктор физ.-мат. наук, профессор (/

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Источником информации о кварковых свойствах ядер служат процессы с большими передачами импульсов. К таким процессам относится, в частности, образование высокоэнергетичных кумулятивных адронов.

Кумулятивный эффект был предсказан в 1970 году А. М. Балдиным на основе обобщения масштабной инвариантности на процессы столкновения релятивистских ядер. Им была высказана и обоснована теоретическая гипотеза о том, что свойства спектров вторичных частиц высокой энергии, образующихся при столкновении релятивистских ядер, определяются локальными свойствами ядерной материи.

С момента открытия в 1971 году группой В. С. Ставинского в Лаборатории Высоких Энергий ОИЯИ явления кумулятивного мезонообразования были проведены многочисленные эксперименты по исследованию свойств кумулятивного рождения мезонов п протонов в инклюзивной и корреляционной постановках опытов. Все эти исследования подтвердили гипотезу о локальном характере явления, но, следует отметить, что ключевыми экспериментами были опыты по изучению свойств кумулятивного рождения частиц на легчайших ядрах.

Экспериментальные исследования кумулятивного рождения пионов и протонов на ядрах дейтерия и гелия представляют значительный интерес для развития теории и являются актуальными по следующим причинам:

1. Сравнение закономерностей кумулятивного рождения частиц на легких и тяжелых ядрах позволяет количественно проверить справедливость предположения о локальном характере кумулятивных процессов.

2. Реакция фрагментации дейтронов в протоны является ключевой для изучения нуклонных степеней свободы ( волновой функции дейтрона ) на малых расстояниях, а также поиска и изучения возможных проявлений не-нуклонных степеней свободы.

3. Дейтроны выделены, с теоретической точки зрения, как простейшая ядерная система. Исследования структуры дейтрона находятся на границе между физикой элементарных частиц п физикой атомного ядра, поэтому, эти данные оказались черезвычайно полезными для развития новых теоретических подходов.

Цель работы -экспериментальные исследования процессов кумулятивного рождения пионов и протонов во взаимодействии протонов с легкими ядрами, а именно:

1. Проведение измерений на синхрофазотроне ОИЯИ на установке ДИСК для изучения энергетических, импульсных и угловых зависимостей сечений рождения пионов и протонов на ядрах дейтерия.

2. Создание системы обработки экспериментальных данных на основе современных пакетов программ, применяемых в физике высоких энергий и обработка результатов измерений.

3. Анализ экспериментальных данных по энергетическим, импульсным и угловым зависимостям сечений рождения кумулятивных пионов и протонов.

4. Анализ проявления ядерных эффектов в процессах рождения пионов в протон-ядерных взаимодействиях.

Научная новизина работы. Созданная в лаборатории высоких энергий ОИЯИ установка ДИСК, работающая на пучках первичных протонов высокой интенсивности (до 5 • 10й частиц/секунда) и включающая специально разработанную криогенную мишень, содержащую жидкий водород, дейтерий и гелий, является до сих пор единственной физической установкой, позволяющей проводить исследования кумулятивного рождения пионов на легчайших ядрах, а также рождения кумулятивных протонов от фрагментации дейтронов в жесткой части спектра.

В работе проведено систематическое измерение сечений рождения кумулятивных протонов и пионов в зависимости от импульса рожденных частиц в интервале (250-т-900) МэВ/с и углов регистрации вторичных частиц (90°, 120°, 152°, 168°) при двух первичных энергиях протона 4.5 ГэВ и 8.9 ГэВ.

В диссертационной работе представлены результаты по исследованию выхода сечений кумулятивного пионообразования на дейтроне на асимптотический режим, изучены вопросы факторизации сечений в зависимости от масштабной переменной В. С. Ставинского и угла регистрации.

Совокупность ранее полученных и новых экспериментальных данных позволили провести детальное исследование ядерных эффектов в реакциях рождения пионов на ядрах.

Научно-практическая значимость. Результаты, полученные в данной работе, существенно дополняют имеющиеся экспериментальные данные по кумулятивному рождению частиц на легчайших ядрах и дают обширный фактический материал для развития теоретических моделей и понимания механизма взаимодействия при высоких энергиях.

Полученные в данной работе результаты измерений и их анализ можно использовать при планировании новых экспериментов по изучению ядерных эффектов в адронных процессах и в глубоко-неупругих процессах, пла-

нируемых на ускорителях в ОИЯИ, ИТЭФ, ИФВЭ, ВКЬ, БЕБУ, СЕВАР.

Апробация работы н публикации. Результаты, лежащие в основе диссертации, были доложены на семинарах по релятивистской ядерной физике ЛВЭ ОИЯИ, семинаре коллаборации 2-х метровой пропановой пузырьковой камеры, семинарах в АНАКА (г.Баку), семинаре ИТЭФ (г.Москва), рабочем совещании по экспериментам на установке ДИСК, Международных совещаниях ДЕЙТРОН-Э1 (г.Дубна, 1991 г.) и ДЕЙТРОН-93 (г. Дубна, 1993 г.), IV Международной конференции по ядро-ядерным взаимодействиям (Япония, Каназава, 1991 г.), XII Международном семинаре по проблемам физики высоких энергии "Релятивистская ядерная физика и КХД'' (г. Дубна, 1994 г.).

По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.

Автор защищает

-Результаты экспериментов на установке ДИСК по рождению кумулятивных пионов и протонов на ядре дейтерия.

-Анализ экспериментальных данных и полученные закономерности по энергетической и угловой зависимостям сечений.

-Результаты анализа по исследованию ядерного эффекта на легких ядрах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность п раскрывается содержание гемы диссертации, сформулирована цель работы, изложены новизна и таучно-практпческая значимость полученных результатов, описан план работы.

В первой главе работы выполнен подробный обзор экспериментальных ханных по кумулятивному рождению частиц. Особое внимание в обзоре )бращено на имеющиеся в литературе экспериментальные данные по кумулятивному рождению частиц на легких ядрах, выходу сечений на аспм-1Тотическое поведение, факторизации сечений в угловой и масштабной переменной, то есть на те вопросы, которые изучались в диссертационной эаботе.

Во второй главе диссертации описана экспериментальная установка 1ИСК и приведены ее основные характеристики. Обсуждаются вопросы математического обеспечения эксперимента и обработки эксперименталь-1ых данных.

Прежде всего следует отметить главные особенности экспериментов в установке ДИСК.

Во первых, экспериментально изучается область фрагментации мишен под воздействием первичных протонов. Это позволяет провести измеренн при полной энергии ускорителя 8.9 ГэВ, в отличии от экспериментов по из] чению фрагментации ядер дейтерия под 0°, где энергия на нуклон фрагме! тирующего ядра в два разе ниже. Совершенно очевидно, что более высоки энергии первичных пучков позволяют исследовать область меньших " мел нуклонных" расстояний внутри ядра дейтерия, где существенно не тольк релятивистское поведение системы, но именно здесь могут проявляться ненуклонные степени свободы.

Во-вторых, установка ДИСК позволяет проводить измерения с пучкам первичных протонов с интенсивностью вплоть до 5 • 1011 частиц/секунду что позволяет проводить исследования не только фрагментации дейтроне в протоны в жесткой части спектра, но и рождения пионов и каонов н легчайших ядрах.

И в третьих, уникальной особенностью установки является наличие ра-работанной Л. Б. Головановым с сотрудниками криогенной мишени, запо.-няемой водородом, дейтерием или гелием. Для случая заполнения мишен дейтерием 96 % составляет рабочее вещество мишени и только 4 % веще ство стенок сосуда мишени, что позволяет провести единственные в мир эксперименты по изучению фрагментации легчайших ядер в кумулятивно области.

В §1 первой главы дано описание установки ДИСК, созданной в Лабо ратории высоких энергий ОИЯИ для исследования процессов кумулятш ного рождения частиц (7Г±, К±,р,р, й, t,3 Не,4 Не) в инклюзивной реакци: / + //—> 1 + ... . Принципиальная схема установки приведена на рис. 1 Эксперименты, описанные в диссертации, проводились на выведенном пуч ке синхрофазотрона ОИЯИ. Пучок первичных частиц 1-протоны с энергие: 8.9 либо 4.5 ГэВ фокусировались на мишень II. Диаметр сфокусированног на мишени пучка около 15 мм.

В процессе экспериментов использовались два типа мишеней специальн разработанных в научно-инженерном криогенном отделе ЛВЭ

Особенностью первого типа мишени являлось размещение в одном ва куумном кожухе с большой выходной аппертурой сосудов с жидким воде родом, дейтерием и гелием. Криогенные мишени имели диаметр 50 мм ] размер по пучку 50 (140) мм. Сосуды мишеней изготовлялись из майлар толщиной 120 мкм.

1 Голованов Л. Б. и др. ПТЭ, 1978, Т. 3, с. 41.

Рис.1 Схема устаноки ДИСК-3.

Затем мишень была заменена на жидкодейтериевую мишень с реконден-сацией дейтерия жидким гелием. Геометрические характеристики новой мишени-диаметр 50 мм и длина по пучку 35 мм.

Вторичные частицы 1 (в наших экспериментах пионы и протоны) регистрировались в интервале углов 90° — 168° относительно направления первичного пучка и в интервале импульсов от 250 МэВ/с до 900 МэВ/с.

Магнитно-оптический канал спектрометра состоит из анализирующего магнита и дублета квадрупольных линз, формирующих пучок вторичных частиц. Импульсное разрешение спектрометра 8.6 % (полная ширина на половине высоты). Аксептанс установки для первых измерений был 1.72 • Ю-4 ср и затем увеличен до 4.45 • Ю-4 ср.

Идентификация вторичных частиц осуществлялась путем независимых измерений времени пролета на двух базах (3.8 м и 1 м). Среднеквадратичная ошибка измерений составляет 260 пс. Для повышения надежности выделения полезных событий проводились измерения ионизационных потерь в сцинтилляторах и интенсивности излучения Вавилова-Черенкова в твердом радиаторе. Для регистрации пионов с импульсом выше 900 МэВ/с использовался газовый пороговый черенковский счетчик.

Относительную интенсивность пучка ускоренных частиц измеряет теле-

скоп счетчиков Мр. Градуировка телескопа осуществлялась методом измерения наведенной активности в углероде (с точностью ±5% ) при облучении полистирола CgH$ в фокусе первичного пучка.

В §2 описана организация системы сбора данных с установки. Рассмотрена структурная схема и временная диаграмма процесса сбора данных. Приведен алгоритм управления аппаратурой установки в процессе сбора данных и представления информации экспериментатору.

В §3 описан созданный автором диссертации интерактивный пакет программ для обработки экспериментальных данных, ориентированный на персональные компьютеры типа IBM с операционными системами DOS или LINUX, созданный на базе современных пакетов анализа экспериментальных данных в физике высоких энергий.

Отметим, что каждое зарегистрированное установкой событие (частица испущенная из мишени и прошедшая магнитно-оптический канал и детекторы спектрометра) анализируется по следующим критериям: время пролета на двух разных базах, ионизационные потери в сцинтилляторах, интенсивность вспышки черенковского излучения. Этот анализ составляет основу обработки данных и позволяет надежно идентифицировать регистрируемые частицы, оценить вклад случайных совпадений при работе в первичных пучках высокой интенсивности.

Третья глава диссертации посвящена исследованию кумулятивного рождения пионов и протонов на ядре дейтерия.

В §1 описана постановка опыта и процедура вычисления дифференциальных сечений, включая поправки.

В §2 приведены таблицы с измеренными сечениями рождения положительно и отрицательно заряженных пионов и протонов различных импульсов в p-D - взаимодействиях при углах регистрации 90°, 120°, 152°, 168° и различных энергиях пучка первичных протонов (8.9 и 4.45 ГэВ). На рис. 2 приведены импульсные спектры 7Г+ -мезонов рожденных при угле регистрации 168° во взаимодействии протонов с импульсом 8.9 ГэВ/с с дейтери-евой мишенью. Данные, приведенные на рисунке и соответствующие углу регистрации 180° представляют собой результат предыдущих измерений, выполненных также на установке ДИСК. 2 Видно хорошее согласие новых измерений с выполненными ранее в несколько другой геометрии эксперимента.

Результаты измерений импульсных спектров пионов во взаимодействии протонов с импульсом 4.45 ГэВ/с с дейтериевой мишенью при углах регистрации 90°, 120°, 168° приведены на рис. 3.

2Балдин А. М. и др.-Сообщение ОИЯИ, 1-82-28, Дубна, 1982.

10 2

-о 10 \ % 1 о ч

-О . ¿10

"^10-

аю"3

10

10 0.0

г

;. р+р -• яЧ...

• . о * ОиЬпа ЭВС (82) Р15С (93)

•

г 0. : * 180° . 1 о 168° ♦

^ кр=8.9 (ОеУ/с) I

0.2 0.4 0.6 0.Е Ч. веУ/с

Рис.2 Импульсная зависимость инвариантного сечения рождения 7г+ мезонов в реакции р + Б —» 7Г+ + ....

ю2 -с 10

т \ ? 1 О

X

xi

¿10 " ь

Зю -3 ю -ю-'

: р+0 -> пЧ...

« • • • * , • * * ОиЬпа ОВС (93)

•

• . •

0» . ♦ • 90° Г о 120° ■ 1 68° ♦ »

Г кр=4.5 (СеУ/с) '....!. ....... .1.. 1

0.2 0.4 0.6 0.8 д. веУ/с

Рис.3 Зависимость сечения процесса р + £> —> тт+ + ... от импульса регистрируемого 7Г+ - мезона q и угла регистрации вж = 90°, 120°, 168°. Импульс налетающего протона кр = 4.45 ГэВ/с.

Рис.4 Зависимость сечения процесса р + Б тг+ + ... от кумулятивного числа X. Кинематика процесса: импульс налетающего протона кр = 4.45,8.9 ГэВ/с; угол регистрации 7г+ мезонов 0Ж = 168°.

В §3 проводится анализ результатов измерений. На рис. 4 показана зависимость инвариантных сечений рождения ж± мезонов от угла регистрации 168°, от кумулятивного числа X (переменной В. С. Ставинского) для двух различных энергий первичных протонов (4.45 и 8.9 ГэВ). Физический смысл переменной X есть минимальная масса мишени (А), выраженная в единицах нуклонных масс, необходимая для рождения адрона Ь с данным импульсом q и углом регистрации вь в соответствии с законом сохранения 4-импульса в реакции р + А —► Н + ... .

Переменная X для реакции р + Б —* 7Г + ... определяется следующим образом

х = 2(Р1Рз) ~ т1

(Р1Р2) - (Р2Рз) - т\ГП2 где Р1,Р2,Рз и т\ — тм,тп2 = Мо и тз = тпж есть четырехимпульсы и массы протона, дейтрона и пиона соответственно.

Прямые, приведенные на рис. 4 показывают результаты апроксимации спектра зависимостью ~ ехр(—Х/Хо) при X > 0.9. Получены значения параметра Х0-1 = 10.2 ±1.4 и 10.5 ± 0.98, для импульсов 8.9 ГэВ/с и 4.45 ГэВ/с, соответственно. Совпадающие значения параметра наклона указывают, что скейлинговое поведение в переменной X наступает для легчайшего ядра дейтерия уже при первичной энергии 4.5 ГэВ. Отметим, что выход

т 10

С]

$ 1 о

x!

31° 10 10

р+0 -» п +■■■

* 90 о 120°

• 168"

РиЬпа ОКС (93)

♦ ♦

кр=4.5 (СеУ/с)

.......1.....

1......Г I I I . I I

1.0

Рис.5 Зависимость сечения процесса р + £) —► тт+ + ... от кумулятивного числа X. Кинематика процесса: импульс налетаюшего протона кр — 4.45 ГэВ/с, угол вылета пионов вж = 90°, 120°, 168°.

параметра наклона спектра пионов в переменной X для средних и тяжелых ядер на асимптотическое значение Х^1 ~ 0.14 наступает позже, при энергии первичных протонов около 9 ГэВ.

На рис. 5, данные по импульсным зависимостям сечений при различных углах регистрации (см. рис. 3) приведены в зависимости от переменной X. Жесткая часть спектра (X > 1) апроксимирована функцией ~ ехр(—Х/Хо). Полученные параметры наклонов равны Хц1 — 9.5 ± 1.9,10.0 ± 1.6 и 10.2 ± 1.4 для углов 90°, 120°, 168°, соответственно. Таким образом установлено, что значения параметра наклона для различных углов регистрации дж совпадают. Это означает, что в жесткой части спектра (кумулятивная область) сечения можно представить в виде Е^а/йр^ = с}\(Х) ■ /2(б1), то есть говорить о приближенной факторизации сечений в переменных X и в. Отметим, что аналогичное поведение было ранее обнаружено при изучении кумулятивного рождения пионов на средних и тяжелых ядрах. Новые данные, полученные на ядре дейтерия указывают, что такое необычное поведение связано с локальными свойствами ядерной материи, а не вторичными эффектами в ядерной среде.

Отношение сечений при X > 1 для углов Вж = 90° и 168° равно 0.084 ± 0.048, а для углов 120° и 168° равно 0.45 ± 0.14. Отметим, что эти значения близки к теоретическим значениям 0.06 и 0.3 предсказанным

Рис.6 Импульсные распределения протонов в р-Б (кр = 4.45,8.9ГэВ/с, 9Р = 90°, 168°) и Б-р (ка = 8.9ГэВ/с, вр = 0°) взаимодействиях. Экспериментальные данные взяты: о АЛЬФА, *,*,■-ДИСК.

Сплошные линии-расчет вклада спектаторного механизма в сечение процесса в импульсном приближении с релятивистской волновой функцией дейтрона.

А. В. Ефремовым 3 в модели жестких рассеяний, где поведение /2(0) определяется функцией (вгтг|)8.

Анализ экспериментальных данных по импульсным спектрам показал, что наблюдается "нерегулярность" в сечении рождения пионов с углом регистрации вт — 90е и импульсе первичных протонов 4.45 ГэВ/с в области 0.5 < X < 1.0. Это может быть связано с вкладом от резонансного рождения и последующего распада Д-изобары. Причем, следует отметить, что относительный вклад резонансного механизма уменьшается с ростом первичной энергии протона и угла регистрации пиона.

На рис. 6 приведены экспериментальные данные для реакции фрагментации дейтронов в протоны {р + Б —► р +...) при импульсах первичных протонов 4.45 и 8.9 ГэВ/с и углах регистрации 90° и 168°. Экспериментальные данные полученные на установке АЛЬФА для реакции (Б + р —► р{0°) + ...)

3Ефремов А. В., ЭЧАЯ, т. 13, с. 613, 1982

при импульсе налетающих дейтронов 4.45 ГэВ/с нуклон также приведены на рисунке. Можно увидеть, что в области импульсов 0.3 < q < 0.5 ГэВ/с сечения фрагментации дейтронов под углом-168° при импульсе первичных протонов 4.45 ГэВ/с и 8.9 ГэВ/с находятся в хорошем согласии друг с другом. Это есть следствие того, что при рт — 0 доминирует спектаторный механизм и сечение процесса пропорционально квадрату волновой функции

Соответствующие расчеты спектаторного механизма в рамках релятивистского импульсного приближения приведены на рисунке.

На рисунке 6 показаны также результаты измерений спектра от фрагментации дейтрона в протоны под углом 90°. Отметим, что значение поперечного импульса здесь меняется от 250 МэВ/с до 900 МэВ/с. Сравнение результатов измерений с расчетами в рамках релятивистского импульсного приближения показало, что спектаторный механизм доминирует только в жесткой части спектра (q > 700 МэВ/с). В мягкой части спектра (q < 700 МэВ/с) доминируют другие механизмы, возможно, связанные с механизмом перерассеяний.

В четвертой главе диссертации проведено исследование ядерного эффекта в рождении пионов (180° и 168°) в протон-ядерных взаимодействиях как в некумулятивной (X < 1), так и кумулятивной (X > 1) областях. Изучалось поведение отношения

ra/d =

1 2 р'л

А Ае// рЪ

в зависимости от X (переменной В. С. Ставинского). Здесь р\ = Ed3a/dp3 -инклюзивное сечение. Фактор Aeff учитывает различие между сечением рождения пионов на протоне и нейтроне.

В анализе были использованы как новые экспериментальные данные, полученные в диссертации, так и результаты прежних измерений, выполненных на установке ДИСК в реакции фрагментации р, D, Не, А1 и РЬ в пионы под действием протонов с импульсом 8.9 ГэВ/с 4.

Экспериментальные данные по отношению RAl^A2(X) в зависимости от X для ядер А\ = D,He и Л2 = N,D приведены на рис. 7. Из рисунка видно, что в некумулятивной области X < 1 отношение RA!N(X) примерно постоянно.

Ra!n = const > 1

"Baldin А. М. et.al-Сообщение ОИЯИ, 1-82-472, Дубна, 1982.

х

Г 0£

1

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 X

Рис.7 Отношение инклюзивных сечений RÂ^Â2(X) для реакции р + А —► 7г+ + ... рождения 7Г+-мезонов в зависимости от кумулятивного числа X. Экспериментальные данные для сечений взяты из работы

Подобное отношение BA/N(X) для процесса глубоконеупругого рассеяния пептонов на ядрах меньше, чем 1 в области 0.5 < X < 1.

Отметим, что отношение RHe/N(X) систематически выше соответствующего отношения для дейтерия. Это может рассматриваться как указание, на то, что рождение пионов в более плотной ядерной среде (в гелии) усилено.

В кумулятивной области (А" > 1) наблюдается экспоненциальное поведение отношения Iî"c'N(X) ~ ехр(аХ). Резкое изменение режима начинается при X а 0.8. Величина параметра а = 2.93 ± 0.38.

Кинематические условия эксперимента (регистрировался 7г-мезон, летящий в заднюю полусферу) были выбраны таким образом, чтобы влияние процессов перерассеяний было пренебрежимо мало. Поэтому можно предположить, что передача энергии от малонуклонной конфигурации (при X > 1) к рожденной частице происходит в результате жесткого рассеяния нале-

Р+А -» 7Т +..

kp=8.9 GeV/c i)„=180°

DUBNA

о He/D • He/N о D/N

L i

11

X

Рис.8 Отношение инклюзивных сечений RA/°(X) рождения 7Г+-мезонов в реакции р + А —* 7г+ + ... в зависимости от кумулятивного числа X для ядер А = Яе, Al, Р1 и угла регистрации 7г-мезонов 9Ж = 180°, 168°.

Экспериментальные данные для сечений -взяты из работы

тающего нуклона с " ненукпояной" конфигурацией в ядре мишени. Таким

образом, результаты по рождению 7Г-мезонов при X > 1 показывают, что "ненуклонные" конфигурации, на которых рождаются пионы, в дейтерии и гелии существенно различные.

Анализ результатов измерений показал, что изучаемые отношения не зависят от знака заряда пионов, то есть получены указания на то, что ядерная материя изменяет кварковые распределения подобным образом для различных кварковых ароматов. Аналогичный вывод был недавно сделан и из анализа данных по изучению ядерных эффектов в процессах глубоко-неупругого рассеяния пептонов на ядрах при X < 1.

На рис.8 показаны отношения RAID(X) для мишеней Не, Al, РЬ. Поведение отношения Ra/d(X) для тяжелых ядер демонстрирует экспоненциальный рост отношения ехр(аХ) в кумулятивной области подобно тому, что мы наблюдаем на легких ядрах D и Не.

Значения параметра наклона а представлены в Таблице 1. Следует отметить, что параметр а при переходе от А1 к РЬ изменяется медленнее, чем при переходе от Не к А1. Этот результат свидетельствует о том, что кварковые конфигурации в А1 и РЬ меняются несущественно.

Таблица 1. Параметры наклона а отношения 11Л^Л-{Х) — С ■ ехр (а - X) .

а{/а2 Не/Б А1/Б РЬ/Б

а 2.93 ± 0.38 4.91 ±0.44 6.11 ± 0.62

Также изучена Х-зависимость отношений НРЬ/Л(Х), ЯЛ1^А(Х) в кумулятивной области для ядер Б, Не. Параметр наклона а существенно уменьшается с ростом атомного веса А и для отношения РЬ/А1 близок к нулю. Это подтверждает вывод о подобии кварковых конфигураций в тяжелых ядрах и соответствует ранее обнаруженной объемной А-зависимости кумулятивного рождения на средних и тяжелых ядрах и универсальному значению параметра Хц1 для средних и тяжелых ядер.5

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложены и проведены эксперименты на установке ДИСК по исследованию энергетических и угловых зависимостей сечения рождения кумулятивных пионов и протонов на ядре дейтерия.

2. Создана система обработки данных с установки ДИСК на основе современных пакетов для анализа экспериментальных данных в физике высоких энергий.

3. Получены экспериментальные данные по энергетическим (4.5 и 8.9 ГэВ), импульсным (250 Ч- 900 МэВ/с) и угловым (90°, 120°, 152°, 168°) зависимостям сечений рождения пионов и импульсному спектру (250 Ч- 900 МэВ/с ) протонов под углом 90° в лабораторной' системе.

4. Установлено, что выход на асимптотический режим на ядре дейтерия в масштабной переменной X наступает уже при импульсе первичных протонов 4.45 ГэВ/с, т. е. существенно раньше, чем на тяжелых ядрах.

5. Впервые обнаружено, что на ядре дейтерия, также как и на тяжелых ядрах, выполняется приближенная факторизация сечений в переменных X и 9.

6. Проведено сравнение экспериментальных данных по спектрам протонов от фрагментации дейтронов для угла 90° в лабораторной системе с расчетом вклада спектаторного механизма в релятивистском импульсном приближении. Полученные результаты указывают на существенный вклад неспектаторных механизмов (жесткого перерассеяния и прямой фрагментации ) в области импульсов протонов 250 650 МэВ/с.

5Балдин А. М., Панебратцев Ю. А. Ставинский В. С. ДАН СССР, т. 279, с. 1352, 1984

7. Во взаимодействии протонов с импульсом 4.45 ГэВ/с с дейтронами наблюдается наплыв в сечении рождения пионов при = 90° в области 0.5 < X < 1. По-видимому, он связан с рождением А - изобары.

8. Проведен анализ измеренных инклюзивных сечений рождения тг-мезонов на протонах и ядрах D, Не, А1 и РЬ при импульсе первичных протонов 8.9 ГэВ/с и углах вылета гс- мезонов вж = 168° и 180°. Исследована зависимость отношения сечений RA/D(X) от кумулятивного числа X.

9. Показано, что ядерный эффект для реакции р + А —► 7r -f X инклюзивного мезонообразования на большие углы значительно отличается для некумулятивной (X < 1) и кумулятивной (X >1) областей.

10. Установлен экспоненциальный рост ~ ezp(a-X) отношения RA/D(X) в кумулятивной области.

11. Установлено асимптотическое поведение А-зависимости параметра наклона а(А), с ростом атомного веса ядра мишени, полученное на основе новых данных для инклюзивных сечений.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. G. N. Agakishiev, G. S. Averichev, V. К. Bondarev, Yu. Т. Borzunov, N. Giordanesku, L. В. Golovanov, J. G. Gusejnaliev, I. Zborovski, L. G. Efimov, A. G. Litvinenko, Yu. I. Minaev, N. S. Moroz, Yu. A. Panebratsev, M. Pentia, M. K. Sulejmanov, V. V. Trofimov, A. P. Tsvinev, E. I. Shahaliev, S. S. Shimanskiy, V. I. Yurevich, R. M. Yakovlev.

"General Regularities and individual features of the cumulative particle production". In: Proceedings of the international workshop, DUBNA DEUTERON-91, DUBNA, 11-13 June, 1991, p 266-283.

2. Yu. A. Panebratsev, G. S. Avericliev, G. N. Agakishiev, V. K. Bondarev, N. Ghiordanesku, A. G. Litvinenko, Y. I. Minaev, N. S. Moroz, M. Pentia, V. V. Trofimov, E. I. Shahaliev, S. S. Shimansky, I. Zborovsky.

"Ap and At dependence of the cross sections for cumulativ particle production in nucleus-nucleus interactions". In: Proc. IV International Conference on Nucleus-Nucleus collisions, Kanazawa, Japan, June 10-14, 1991, p. 190.

3. Yu. A. Panebratsev, G. S. Averichev, G. N. Agakishiev, V. K. Bondarev, N. Ghiordanescu, A. G. Litvinenko, Y. I. Minaev, N. S. Moroz, M. Pentia, V. V. Trofimov, E. I. Shahaliev, S. S. Shimansky, I. Zborovsky. "Experimental data on fragmentation and cumulative particle production

in lightest nuclei interactions". In: Proc. IV International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions, Kanazawa, Japan, June 10-14, 1991, p. 191.

4. G. S. Avericliev, G. Agakishiev, M. E. Asanova, Yu. T. Borzunov, L. G. Efirnov, N. Ghiordanesku, L. B. Golovanov, Ja. G. Guseinaliev, Yu. I. Minaev, N. S. Moroz, A. S. Nikiforov, Yu. A. Panebratsev, M. Pentia, S. V. Razin, E. I. Shahaliev, S. S. Shimanski, M. K. Suleimanov, M. V. Tokarev, V. V. Trofimov, V. I. Yurevich, I. Zborovsky, A. P. Zvinev. "Momentum and angular spectra of cumulative pion and proton production in p-D collisions". In: Proceedings of the International Symposium, DUBNA DEUTERON-93, 14-18 September, 1993, p 269-277.

5. Г. С. Аверичев, Ю. А. Панебратцев, С. В. Разин, Э. И. Шахалиев, М. В. Токарев. "Ядерный эффект для рождения пионов в р-А столкновениях". В сборнике: "Релятивистская ядерная физика и квантовая хромодинамика", Дубна, Россия, 12-17 Сентября, 1994, с. 45.

6. Г. С. Аверичев, Г. Агакшниев, М. Э. Асанова, Ю. Т. Борзунов, Л. Г. Ефимов, Н. Гиордонэску, Л. Б. Голованов, Я. Г. Гусейналиев, Ю. И. Минаев, Н. С. Мороз, А. С. Никифоров, Ю. А. Панебратцев, М. Пентиа, С. В. Разин, Е. И. Шахалиев, С. С. Шиманский, М. К. Сулейманов, М. В. Токарев, В. В. Трофимов, В. И. Юревич, И. Зборовски, А. П. Цвинев.

"Импульсные и угловые спектры кумулятивных пионов и протонов образованных в p-D столкновениях ". В сборнике: "Релятивистская ядерная физика и квантовая хромодинамика", Дубна, Россия, 12-17 Сентября, 1994, с. 44.

7. G. S. Averichev, G. Agakishiev, M. E. Asanova, Yu. T. Borzunov, L. G. Efimov, N. Ghiordanesku, L. B. Golovanov, Ja. G. Guseinaliev, Yu. I. Minaev, N. S. Moroz, A. S. Nikiforov, Yu. A. Panebratsev, M. Pentia, S. V. Razin, E. I. Shahaliev, S. S. Shimansky, M. K. Suleimanov, M. V. Tokarev, V. V. Trofimov, V. I. Yurevich, I. Zborovsky, A. P. Zvinev. "Cumulative pion and proton production in p-D collisions at 4.45, 8.9 GeV/c". Сборник "Краткие сообщения ОИЯИ ", 6(69)-94, Дубна, 1994 с. 13.

8. G. S. Averichev, Yu. A. Panebratsev, S. V. Razin, E. I. Shahaliev, M. V. Tokarev

"Nuclear effect for backward pion production in p-A interactions". Preprint JINR, E2-94-503, Dubna, 1994, 13 p.

Рукопись поступила в издательский отдел 3 февраля 1995 года. 16