Исследование подпороговых и кумулятивных процессов в ядро-ядерных взаимодействиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДПОРОГОВЫХ И КУМУЛЯТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЯДРО-ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ

01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата фпоггео-математпчесхлх наук

На правах рукописи:

Балдин Антон Александрович

Москва, 1994

Работз зсшнена з йституге ядерных исследований РАН. Научна! ру£Г20Д2те„ть: доктор физико-математических наук,

профессор А.Б. КУРЕПМН

Официальные оппоненты: дсктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Ю.А. ПАНЕБРАТЦЕВ

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник О.О.Патаракин

Ведущая организация: Институт теоретической и

на заседании специализированного совета Д.003.21.01 Институте ядерных исследований РАН (117312, Москва, Проспект 60-летия Октября, дом 7а).

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке ЩИ РАН.

экспериментальной физики.

часов

Автореферат разослан " б « ЛШЛи . 199'

г.

Ученый секретарь сгецяалнзщюванйоро совета

Б.А.Тулупов

Общая характеристика работы

Актуальчось проблемы. В последние годы существенно возрос интерес к проблемам и методам описания силыю возбужденной ядерной материи. Большое внимание а литературе уделяется проблемам хромоплазмы, состоящей из кварков и глюопов, как предельному асимптотическому состоянию ядерного вещетва.

В настоящее время признается, что квантовая хромодинампка (КХД) базирующаяся на принципах современной теории поля как составная часть Стандартной модели на ряду с моделью электрослабых взаимодействий, является основой теории сильных взаимодействий. КХД, трактующая адроны как составные объекты, содержащие более фундаментальные составляющие - кварки и глюопы, должна, в принципе, описывать как асимптотические состояния, так и соответствующие фазовые переходы. Однако, применение КХД к ядро-ядерным столкновениям, особепно в области, где как кварк-г.иооппые, так и нуклоные степени свободы играют существенную роль - затруднительно, а природа деконфайнмента а , соответственно, перехода обычной (нуклонной) ядерной материи в хромоплазму, пока пе ясна.

Особый интерес вызывают реакции идущие за пределами кинематики однону-клонных столкновений, при которых регистрируемал частица уносит импульс принадлежащий группе пуклонов налетающего ядра или ядра мишени.

Уже в первых работах по релятивистской ядерной физике подчеркивалась важность изучения масштабной инвариантности (автомодельности) ядерных столкновений, которая интерпретировалась как свойство локальности адронпых взаимодействий, позволяющее разрабатывать универсальные подходы к описанию разнообразных реакций. Особенностью таких подходов является то, что некоторые параметры: нормировочные константы, функциональные зависимости от комбинаций определяющих задачу параметров, вводятся в теоретическую модель из эксперимента.

Длателиое экспериментальное и теоретическое изучение кумулятивного эффекта [10-14], привело к обнаружению ряда нетривиальных закономерностей: приближенное равепство наклона спектров кумулятивных частиц в зависимости от переменной Сгавинского X; масштабно - пнвариаипый характер инклюзивных сечепий в зависимости от Т/Тта1, где Тт„ - максимально возможная кинетическая энергия регистрируемой частицы в предположении нуклон -нуклоиного соударения; усиленная (пропорциональпал объему ядра) А-зависимость сечений; слабая зависимость от энергии налетающей частицы, начиная с некоторой энергии. Было показано, что качественное и количественное описание универсальных свойств сечепий кумулятивных процессов невозможно в рамках традиционных в ядерной физике нред-ставлений о внутреннем движепии пуклонов и многократном рассеянии налетающей частицы нуклонами ядра.

Однако, недостаточно изучен переход от подпороговой ядерной физики где доминирующую роль ь образовании частиц играет фермиевское движение нуклонов к кварковым степеням свободы в ядрах.

Аналогичные свойства сечений образования инклюзивных частиц (усиленные А-зависимости, подобие формы спектров) были обнаружении и при более низкпх энергиях сталкивающихся ядер ( около 1 ГэВ/пуклод). Особый интерес вызвал, в последнее время, ряд экспериментов [7-9] по глубоконодцороговому рождению као-нов и антипротонов в ядро- ядерных взаимодействиях. Эффект усиления выходов данных частиц по сравпению с протон-ядерными реакциями превосходит порядок величины и, ташке не может быгь объяснен в рамках ферма-движения нуклонов внутри ядра. Недавно начато исследование таких реакций еще на двух ускорителях : в Японии (КЕК) и ФРГ (Дармштадт).

Следует отметить, что в отличие от кинематики кумулятивных процессов, где преимущественно изучалась область фрагментации мишени или налетающего ядра, последние реакции относятся в основном к центральной области.

Под центральной областью понимаеся такая кинематическая' ситуация, когда скорость регисряруеыой частицы (или Лоренц-фактор относительного движеиия) одинаково удалена от скоростей сталкивающихся объектов.

Именно на изучение центральной области взаимодействия нацелены планируемые эксперименты па ядерных коллайдерах (папример LUC CERN) с целью обнаружения предельно высоких возбуждений, ядерцой материи, именуемых в литературе "кварк-глюонпой плазмой". Поэтому, целеполравлепное экспериментальное изучение центральной области, исследование и формулировка общих закономернстей рождения частиц в реакциях, где кварк-глшоияые степени свободы существенны -наиболее актуальные задачи современной ядерной физики.

Цель работы состояла в экспериментальном и теоретическом исследовании под-нороговых и кумулятивных реакций.

1. Участие в создании и модернизации установки "КАСПИИ".

2. Проведение сеансов измерений, обработка и апализ экспериментальных данных по нодпороговому и околопороговому рождению каонов и пионов в реакциях p-f-C, d+C u С+С в зависимости от энергии налетающих ядер.

3. Построение модели описания подпороговых процессов на основе автомодельного, релятивистски инвариантного подхода.

4. Применение модели к протон-ядерпым ц ядро-ядерньш реакциям на основе опубликованных экспериментальных данных.

5. Предсказания на основе полученной модели сечений рождения различных частиц в планируемых и возможных экспериментах.

Научная повпзпа и практическая ценность работы.

Проведена систематические экспериментальные исследования рождения К~, л--, т+ -мезонов в зависимости от энергии и типа налетающих ядер в диапазоне энергий 2.5-8.1ГэВ.

Впервые объединены подцороговые реакции при отпосительпо невысоких энергиях, около 1 ГэВ/нуклоп, с реакциями кумулятивного типа в рамках единого подхода, иа основе автомодельного решения.

Предложенная модель дает возможность делать количественные оценки выходов частиц в разнообразных подпороговых ядро-ядерпых реакциях. Модель может использоваться для планирования экспериментов.

Экспериментальные данные по отношениям сечений каонов и пионов полученные в условиях одного эксперимента, для разных реакций, имеют существенно мепыине систематические ошибки, что важно для построения теоретических моделей.

Данные по рождению каонов могут быть использованы для создания каошшх пучков на действующих ускорителях ядер.

Апробация работы и публикации. Результаты вошедшие в диссертацию докладывались автором на научных семинарах ИЯИ РАН; ИТЭФ (Москва); ЛВЭ и ЛЯП ОИЯИ ; па XI Международном семинаре по релятивистской ядерной физике и квантовой хромодппамике (Дубна 1992), на Международной конференции по ядерной динамике (Италия, 1990); обсуждались на Всесоюзных семинарах по программе исследований на мезонной фабрике ИЯИ (Звенигород 1985,1987 г.г.), п содержатся в работах [1-6], опубликованных в кратких сообщениях ОИЯИ, журналах "Ядерная физика","Nuclear Physics", в материалах вышеупомянутых конференций.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Текст содержит 68 страниц, включая 3 таблипы и 20 рисупков. Список литературы содержит 46 наименований.

Автор защищает:

1.Участие в создании и модернизации установки "КАСПИИ". Моделирование магнитооптических систем установки, проведение измерений, обработка и анализ экспериментальных данных.

2. Экспериментально измеренные отношения сечений рождения К~, К*, 7Г~,т+ -мезонов с импульсом 8.00 МэВ/с в зависимости от энергии налетающих ядер в диапазоне 2.5-8.1ГэВ, в реакциях p-f C,d+C,C+C.

3. Единый подход для описания инклюзивных сечений рождепия подпороговых и кумулятивных адроцов в протон-ядерных и ядро-ядерных реакциях, па основе автомодельного решения.

Содержание диссертации.

Во введении обосновывается актуальность исследования протоц-ядерцых и ядро-ядерных реакций в переходной области энергий от пуклонных к кварк-пноопным степеням свободы в идрак. Отмечена сцетшфяна образования адронов в центральной области в сравнении с реакциями кумулятивного типа. Проанализированы основные экспериментальные результаты ц теоретические подходы в области релятивистских ядерных столкновений. Сформулирована цель работы.

В первой главе диссертации, состоящей из пяти разделов, дапо описание экспериментальной установки, детектирующей аппаратуры, процедуры проведение измерений ц определения инвариантных сечений.

Измерения били проведены на установке "КАСПИЙ" ИЯИ РАН. Устаио-»¡¡а росполод.сиа на выведенном пучке ВП1 Дубппяскаго синхрофазотрона ЛВЭ О ИЯИ. Канал установки, предназначенный для формирования, анализа по импульсам, идентификации и транспортировки вторичного пучка на исследуемую мишень, использовался как спектрометр различных каналов протоп-ядерных и ядро-ядерпих реакций. Схема установки приведена па Рис.1.

РИС. I. Схема установки "КАСПИИ"

О 1-4 - Квадрупольше магнитные линзы.

Б 1-2 - Дипольные магниты

М 1-3 - Сцинтилляционные счетчики монитора.

Б 1-3 - Время пролетные сцинтилляционные счетчики.

СН1-3 - Пропорциональные камеры.

С 1-2 - Черенковские счетчики.

Т - Механизм ввода-вывода мишеней.

Магнитооптическая часть кацала состоит из четырех квадрупольпых ;шпз МЛ17 ч двух дипольпых магнитов СП94, СП40 л позволяет проводить исследования с пучками вторичных частиц с импульсами до 1200 МэВ/с.

Первые две линзы отбирают частицы с исследуемой мишени под углом 2-1° но отношению к первичному пучку, создавая изображеияе мишени за магнитом СП9-1 на детекторной станции 1. Дублет Q2 Qз формирует изображение с детекторной станции 1 на детекторную станцию 2, производя фокусировку "точка в точку" в горизонтальной плоскости и "параллель -точка" в вертикальной. Магнитные элементы оснащены датчиками Холла. Калибровки датчиков производились путем сравнения с показаниями датчиков па основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Контроль и управление всеми магнитными элемептами капала, осуществляемое непосредственно из экспериментальных домиков, позволяет работать на уровпе точности ЛВ/В ~ Ю"4 и оперативно подстраивать капал на нужный импульс. Длина канала - 14.6 м, аксептапс - 9.8 мстер%, при импульсном захвате 5%.

Моделирование и настройка канала проводились по известным программам TRANSPORT и DECAY TURTLE. Капал был оностирован методом трнапгулящш с точностью 0.5мм. Эффективные длины всех магнитных элементов, а также форма поля па краях магпитпых элемептов, используемые при расчетах, были определены по картам .магнитных полей. Были проведены также контрольпые сравнения расчетов проведенных по программе TRANSPORT с интегрированием уравнений движения частицы по измеренным картам магнитных полей. Проведенный анализ показал, что точность расчета по программе TRANSPORT для используемых магнитов и линз составляет 1%.

Под руководством профессора А.В.Самойлова, автором, также были проведены расчеты транспортного кацала ВП1 от выводного магнита синхрофазотрона до ловушки {126.4 м) для различных режимов работы, с учетом рассеяния пучка па веществе (детекторы, воздух, окна лонопровода и х.п) через которое проходит пучок. Данная работа способствовала более эффективному использованию выведенного пучка п качеству фокусировки пучка па исследуемой мишени. Была разработана [5] оригинальная методика контроля п управления мапшгооптпческнмп системами на основе статистических соотношений между координатами и углами частиц.

В разделе 1.3 подробно изложена методика проведения эксперимента. Для идентификации частиц и апализа их по импульсам капал оснащен пабором кассетных пропорциональных камер. Три ецнитилляциоппых счетчика использовались для пзмерепил времени пролета и амплитудного апалпэа сигналов с каждого счетчика. Для подавления пионов и других быстрых частиц (электроны, мюопы) в канале размещены два пороговых черепковских счетчика из оргстекла. В диссертации описана процедур подбора порогов срабатывания черевновашх счетчиков л контрольных измерений без них. Приведены измеренные спектры на которых показана падежная идентификация каояов и пионов.

Информация о каждом событии состояла из: коордпаат считываемых с шести плоскостей пропорциональных камер, трех амплитуд импульсов с каждого из время-

пролетных счетчиков, времени пролета аа базе 7м, счета монитора и контрольных триггеров.

В основном, использовались электронные блоки выполненные в сгапдарте КАМАК. Для время- пролетных измерений использовалась электроника в стандарте NIM (ORTEC). Информация о событии записывалась на ЭВМ СМ-4 во "живому" времени, т.е. с запиранием всех счетчиков на время считывания события.

Измерения выходов пионов и каонов при различных энергиях налетающих ядер проводились в одинаковых режимах по всем параметрам капала (режимы магнитных элементон контролируемые по датчикам Холла, питание и пороги всех счетчиков, пропорциональных камер я т.д.), с целью уменьшения систематической ошибки измерений.

По полученным дацным вычислялись отношения инвариантных дифференциальных сечений К-/я"", К*¡тт~/к* и К¡К+ путем введения поправок на распад, многократное рассеяние в мишени, ва веществе детекторов, окнах попопро- , вода. В разделе 1.5 изложены процедуры расчета поправок и определения сечений. Аксептанс канала, а также поправки аа многократное рассеяние и , соответственно, выбывание пионов ж каонов из пучка были рассчитаны методом Монте-Карло по известной программе DECAY TURTLE. Поправка, связапная с распадом пионов и каонов, вычислялась по табличным временам жизни соответствующих частиц. Проанализированы«, также ошибки вычисленных поправок. Для отношений инвариантных сечений ¡тг+ и К~/К+ все поправки компенсируются. На Рнс.2 приведены полученные отиошепия инвариантных сечений рождения каонов п пионов для различных реакций в зависимости от энергии налетающих ядер на нуклон.

В диссертации приведены абсолютные инвариантных сечений рождеппя каонов, вычисленные с использованием данных по пяоппым сечениям, полученные в других экспериментах, я измеренным отношениям.

Во второй главе изложен автомодельный подход к описанию подпороговых и кумулятивных процессов. Подход основан па последовательном применении методов, разработанных в гидродинамике сплошпых сред, к описанию ядерных столкнове-. ний.

Метод построения автомодельных решений связан с идеей анализа размерностей: физические законы не должны зависеть от произвола выбора основных едцииц измерений.

В разделе 2.1 анализируются различные параметры от которых зависит сечение образования инклюзивной частицы в ядро-ядерных столкновения.

Следуя идее Ставикского [10], хорошим параметром для описания кумулятивных процессов является минимальная энергия сталкивающихся конституентов, необходимая длл решения инклюзивной частицы:

Smin = (X.PJAi -f А'2/ул2)2 (1)

Pi, Р2 -четырехмерные импульсы,Aj, А2 -атомные номера сталкивающихся ядер.

б

*

X*

1

Л

Г л-

У/

£к1л 0«?/п

1« 2.00 300 Ч.СЛ 5.00 600 7.00 8.00 9.00

Рис. 2.

Отношения инвариантных сечений рождения пионов и каонов с вдпульсом 800 МэВ/с в зависимости от энергии налетающих ядер в реакшшх: х—р+с

сИ-С •......С+С

Связь между переменными Х\ и Л'2 определяется из законов сохранения, с учетом гипотезы минимальной массы, записанных в виде:

{ХхМгщ + ХгМги2 - Мзиз? = (Л',Л/„и', + Х2Мри'2 + £ Мкик)г (2)

*=4

где и- четырехмерные скорости, Мр - масса нуклона, Мз - масса изучаемой частицы. В диссертации обосновывается применение гипотезы минимальной массы на осиове экспериментов по множественному рождепию адронов.

Переходя к безразмерным переменным, уравнение (2), связывающее Х\ и А'2(2) записывается в виде:

- 1) - 4 —) - Х2{-,23 + —) = (3)

где - Лоренц-факторы относительного движения частиц. Масса обеспечивает соблюдепие закона сохранения кваптовых чисел, а также дает возможность,учесть вклад в вычисляемое сечение дополнительных капалов реакции.

Обезразмерпв $т1П путем деления на две массы нуклона, вводится безразмерный параметр П.

П= + 2Ъ2Х:Х2 (4)

Общее решение имеет вид:

Е~ = С.А^ЬС№)/(П) (5)

а^р

Сх -константа дающая размерность дифференциального инвариантного сечения, а а|,аг и / - функции определяемые из эксперимента.

Требование симметрии в А- зависимостях от налетающего ядра и ядра мишени обосновано инвариантной записью дифференциального сечеиил. По этой же причине, общий вид функций с*] и »2 должен быть одинаков.

На основе анализа экспериментальных данных получен явный вид решения для подпорогових и кумулятивных реакций:

(6)

где С1 = 2200[мбаряГэв_2с3страд-1], С2 = 0.127

На Рис.3 показана зависимость инвариантных дифферелцналышх сечевий нормированных па Ар'^'Лг2'*3' гдеа^А^) = л а2[Х2) = § + ^ в зависимости от параметра П.

Представленные данные получены на различных ускорителях, в независимых экспериментах сильно отличающихся кинематическими постановками (различные углы, импульсы в типы регистрируемых частиц, а также энергии столкповедия)|1,7-9,12,13). Часть данных относится к измерениям проведенным на установке "КАСПИИ". Точность определения С2 менее 1.5%.

10

:> '10 и О

-1

ю-3-

-з 10

**

см X

10

£

^ 10 ? |и 1

в

I -<

10

10

10

10 -,0--п

х х *

> 10 " I ' I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I Г I I I | I I I I I I I I I | I I .) I I I I 'I | I I 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3 3.8 д

^ РИС. 3.

Зависимость инвариантных дифференциальных сечений деленных

Аа, (Х1)Аа2(Х2)( где а)(Х1)= + и а2(Х2>4 + ^

от параметра П для следующих реакций:

* 51+ - 1Г 2.0 ГэВ/п, угол 0°

х 31+ - Р_ 2.0 ГэВ/п, угол о"

Ф Б1+ - X 1.4 ГэВ/п, угол О"

О С + С - 5 3.65 ГэВ/п, угол 24"

о а + С - р 3.65 ГэВ/п, угол 24"

© С + С - к: 2.5-3.65 ГэВ/п, угол 24"

Д 1 + С - К_ 2.5-3.65 ГэВ/п, угол 24"

* р + С - К_ 9.2 ГэВ, угол 119"

□ р + С - % 9.2 ГЭВ, УГОЛ 119

Таким образом, видно, что найдеп достаточно общий закон подобия для описания инклюзивных реакций, поскольку при помощи одного параметра можно описать столь разнообразные реакции.

В диссертации показана процедура вычисления зависимостей сечений от обычно измеряемых параметров. Все вычисления проводились путем интегрирования уравнения (6) по переменным Х\ идя которые связаны между собой условием (3), при одних и тех же значениях констант С1 и С?.

На Рис.4 сравниваются экспериментальные данные по инклюзивному рождению г;-мезодов,протонами с кинетической энергией 1 ГэВ на ядрах Бора [16],с расчетом. Описана специфика расчета для данного эксперимента.

В разделе 2.3. обсуждаются реакции названные дважды подпороговыми, поскольку для образования частицы, необходимо участие более одпого пуклона как налетающего ядра, так и ядра мишени. Экспериментальные данные по таким реакциям и расчет по формуле (6) представлены в таблице. Приведенные в таблице данные относятся к экспериментам выполненным в Беркли [8,9] и на установке "КАСПИИ" [1,7]. В диссертации проведен подробный анализ дважды подпоро-говых реакций на основе переменных Х1 и

Экспериментальные дашше_ по рождению "л -мезонов протонами на ядрах Бора. По горизонтальной оси показана кинетическая энергия г/ -мезонов. Сплошная кривая - растет согласно предложенной модели.

Проведен анализ рождения антипротонов в протон-ядерных и ядро-ядерпых реакциях. Описаны детали расчетов для различных кинематических постановок. На Рис. 5,6 сравниваюся экспериментальные данные по рождению антипротонов в протон-ядерных и ядро-ядерпых реакциях [7,9,14], с расчетом согласно предложенной модели.

Таблица

Лай. ими. ГэВ/с ЛаО. угол вылет а - л*с Е ¿га

Реакция Екин. ГэВ/Н экс р2 (1р«с1Я мО/ср ГэВ2/с3 "рас р2 йр>сШ мО/ср ГэВ2/с3

й+С ->р 3.65 0.8 24° (1.5±0.6)«10"4 9 .3 «

С+С ->р 3.65 0.8 24° (1. 2±0.3 М О-3 7 .4 « ю-4

С+Сц—>р 3.65 0.8 24° (6.2±2.0)*10~3 6 .05 - 10~3

31+31->р 2.0 1 .0 0° (8.71±2.9)«10~5 1 .98 - 10"4

31+Б1->р 2.0 1 .5 0° (1 .03±0.25)»10-4 1 .2 « ю-4

31+31->р 2.0 1 .9 0° (4.9±1 .0Ы0~5 5 .07 « 10~5

31+31->р 1 .65 1 .5 0° (1 .41 ±0.38)<10~5 9 1 X 10~6

й+с->к~ 2.5 0.8 24° (4.1 ±2.0)» Ю-2 5 7 » ю-2

С+С->к~ 2.5 0.8 24° (4. б±1 .0)-10-1 4 4 Ю-1

31+31->к" 1 .0 1 .0 0° (1 . 2±1 . 5)«10-3 1 1 10~3

31+31->к~ 1.26 1 .0 0° (8.0±5.0)»10~3 2.26 X ю-2

31+31->к~ 1.4 1 .0 0° (5.0±1.5)«10-г 7. 0 - ю-2

31+31->к~ 1.4 1 .5 0° (5.0±1. 5)»10-3 7.56 X 10~3

31+31->к~ 2.0 2.37 0° (1 .5±1 .0)>10~2 1.. 66 X ю-2

31+31->к~ 2.0 1.5 0° (2.5±0.5)«10-1 3.46 X 10"'

31+31->к~ 2.0 1 .0 ---- ' 0° (1 .5±0.5)«10-3 1 . 45 > 10~3

Отмечено, что впервые удается описать в рамках одной модели, рождение апти-протонов н протон-ядерных и ядро-ядерных реакциях.

В'разделе 2.4 показана методика расчета Л'+-мезояов. Основным процессом рождения К+ обычно считается одновременное образование Л° , для сохранения :трапности (т.е. и формуле (3) М4 = МЛо — М,у = 0.176 ГэВ). Показано, что :1ри учете вклада других возможных каналов реакции, достигается

<орошее согласие расчета с экспериментом. На Рис.7 сравниваются результаты эасчета по рождению нумулятивпых К+ мезонов с экспериментальными данными юлученымн на ускорителе ИТЭФ [13]. Важно отметить, что дапные по рождению (умулятивных К- мезонов, опубликованные в той же работе, хорошо согласуются : описываемой моделью, именно с учетом этих данных, получены универсальные коэффициенты С) и С2.

5.5 6.5 7.5 3.5

Ьж 1ГэВ1

Рис. 5.

Зависимости сеченкй рождения антипротонов в протон-ядерных столкновею1ях в зависимости от кинетической энергии налетающих протонов и расчет, (а) Р+Си— р(1.75ГэВ/с) лае.угол 10.8° Сь> р+с — р( 0.8ГэВ/с) лао.угол

10

2.00 2.50 Р 1 ГэВ/с]

0.50 . I .СО

РИС. 6.

Экспериментальные данные по рождению антипротонов в реакциях:

(a) + 51 - р+х лаб. угол О0

(b) с + с - ри наб. угол 2 4°

По горизонтальной оси показан импульс антипротонов в лабораторной системе отсчета. Сплошные кривые -расчет согласно предложенной модели.

10

10

10-4

о.

О

Ю-

10-Ч

ю

Н I сц

10-Ч

10 ■

10 ■

10

1 I I I I М | I I I 1 I ) ч I | 1 | | М 1 I I I I I I I I I I I 1 I I I I I I И I М 1 I I I I I I I I I | I I I I I I I I 1 | I

0.60 0.70 . 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30

РИС. *?.

1.40 Р [ГэВ/с]

Зависимости сечений рождения кумулятивных К+ мезонов от их лаб. импульса, под углом 11Э° при энергии налетающих протонов '9.2 ГзВ (ссылка13) и расчет по формуле (6) для процессов: $ Р + Та фР + Си ДР + А1 □ Р + Ве

В третьей главе проанализированы полученные результаты в сравнении с другими работами. Обсуждаются наиболее важные динамические закономерности, сформулированные для инклюзивных процессов: гипотеза масштабной инвариантности и предельной фрагментации. Отмечены экспериментальные работы [17] по изучепшо переходной области и асимптотических свойств поведения сечепий, в которых изучались пиоппые спектры в протоп-лдерпых реакциях. Полученные экспериментальные данные, представленные в настоящей диссертации, согласуются с выводами сделанными в работах по кумулятивному рождению частиц, и, указывают на асимптотический характер поведения сечений в районе 4 ГэВ/нуклон, как для пионов, так и для каопов,в центральной области. Таким образом, проявляется независимость пороговой энергии от ароматов рождающихся частиц.

Недавние эксперименты по изучению рождения мезонов при энергии налетающих ядер 14.6 ГэВ/нуклон [15] показали, что для центральных столкновений 31+Аи

отношения К~/тг- и К+/тг+ составляют величины 0.018 и 0.2 , и для Р+Ве, 0.075 п 0.16, соответственно. Таким образом, наблюдается слабый,, асимптотический рост отношений сечений каонов к пионам с увеличении энергии столкновения, начиная с энергнин 4-5ГэВ/пуклон. В работе [19] проведен анализ полученных экспериментальных данных по рождению К- мезонов в протон- ядерных столкновениях, па основе модели независимых кварк-глгаонных струн. Авторы отмечают удовлетворительное согласие данного описания при энергии налетающих протонов 3.65-5 ГэВ, и связывают увеличение сечения рождепия каонов (по сравнению с расчетом) при повышении энергии до 8 ГэВ, с неунругим рассеянием каонов на нуклонах ядра.

Полученные данные перекрывают мало изученный диапазон энергий, между ускорителями Беркли (2ГэВ/нукяон) и Брукхевен (14Гэв/нуклон), что способствует разработке новых теоретических моделей описания ядро-ядерпых взаимодействий.

Проанализировашш кинематические особенности кумулятивпого рождения частиц, с точки зрения предложенной модели. Показано, что для кумулятивных частиц Х.г ~%> Х\, что приводит к асимметричным А-зависимостям. Показано, что модель адекватно описывает А-зависимости рождения инклюзивных частиц при значениях параметра ГЫ.З.

Отмечены работы [18], в которых предложенная, моде ль успешно применена для описания спектров нейтральных пионов в ядро-ядерных соударениях, и при меньших значениях параметра П. Однако, необходимо более тщательное исследование А-завпсимостей в этой области.

. Сделаны предсказания на возможные будущие эксперименты.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Получены новые экспериментальные данные по рождению каонов и пионов в переходной области энергий (от нуклонных к кварк-глюонным степеням свободы в ядрах) в зависимости от энергии и тана налетающих ядер (протоны, дейтроны, углерод).

2. Экспериментально показан асимптотический характер поведения сечений рождения каонов и пионов начиная с энергии ~ 4 ГэВ/нуклон, что свидетельствует об универсальном поведении сечений рождения частиц не зависимо от их типа. Полученные данные дают возможность критического анализа теоретических моделей описывающих подпороговые процессы мезонообразованпя.

3. Впервые предложен единый подход к описанию подпороговых и кумулятивных процессов на основе автомодельного решения. Представлена методика расчета инклюзивных сечений рождения адронов в ядро-ядерных столкновениях без введения подгоночных параметров для каждого типа реакции. .

•1. В рамках единого подхода, с использованием двух универсальных копстант, удается описать абсолютные величины инвариантных сечений рол<дения антипротонов в протон- ядерных п ядро- ядерных реакциях.

5. Получены новые экспериментальные данные по рождению дважды- подпоро-говых каопов.

6. Дано количественное описание К+ и К~ мезонов в рамках единого подхода на основе учета дополнительных каналов образования К+ ассоциативно с 2 гиперонами.

7. Освоены и успешно применены современные методы моделирования, создания и эксплуатации магнитооптических каналов и магнитной спектрометрии.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. A.A.Baldin et al. "Kaon and pion production cross sections in p+C,d+C and C+C collisions as a function of projectile energy from 2.5 to 8.1 GeV/nucleon". JINR Rapid Communications 3 [5-1] (1992) p.20

2. А.А. Балдин "Возможен ли едипый подход к подпороговым и кумулятивным процессам в релятивистских ядерных столкновениях?" Ядерная Физика т.56 стр.174-180 (1993г.)

3. А.А.Балдин и др. "Проволочные коордппатные детекторы установки "КАСПИЙ"" Труды 5 Всесоюзного семинара ИЯИ АН СССР (1987) стр.431.

4. А.М.Балдин, А.А.Балдин " Описание множественных процессов па основе триангуляции в пространстве скоростей" Краткие сообщения ОИЯИ, N 17-86, Дубна, (1986), с.19.

5. А.А.Балдин и др. " Использование статистических соотношений для управления магнитооптическими системами". Труды 5 Всесоюзного семинара ИЯИ АН СССР (1987) стр.96.

6. А.А.Балдин и др."Елок кассетных пропорпиопальпых камер." Препринт ИЯИ АН СССР, П-0572, 1987.

Цитированная литература

7. A.A.Baldin et al. Nuclear Physics A519 (1990) p.407. S. J.Carroll Nuclear Physics A488 (1988) p.203-208.

9. A.Shor et al. Phys.Rev.Lett. v.63, N20 (1989) p.2192-2195.

10. В.С.Ставипский Материалы 9 Международного Семинара по Физике Высоких Энергий, Дубна, ОИЯИ, (1988) т.1, стр.190.

11. А.М.Балдин ЭЧАЯ, т.8 N3, с.429 (1977)

12. O.P.Gavrishuk et al. Nuclear Physics A523 (1991) p.589-596.

13. С.В.Боярпнов и др. Ядерная Физика т.46. (1987) стр.1472.

14. Ю.В.Лшшхин и др. Материалы 3 Семинара по Нуклоп-Нуклонныы взаимодействиям, Лепипград (1986) стр.299.

15. T.Abbott et al.Phys. Rev. Lett, v.66, N12 (1991) p.1567-1570.

16. E.Chiavassa et. al. Z.Phys.A-Hadrons and Nuclei 342, 107-110 (1992).

17. L.S.Schoeder et. al., Phys. Rev. Lett, v.43 N24 (1979) p.1787-1791. IS. M.Sumbera, et al., International Workshop on Gross Properties of Nuclei and Nuclear Excitations, Hirschegg, Austria (1993).

Preprint KVI-973 (1993).

19. S.V.Efremov, E.Ya.Paryev, Preprint INR - 818/93 JUNE 1993.