Изменение поляризации Λ 0 , образованных в нуклон-ядерных взаимодействиях, в экспериментах ЭКСЧАРМ и NA48 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.23 ВАК РФ

1 Введение

1.1 Основные результаты работы

1.2 Апробация работы и публикации.

2 Обзор теоретических моделей и экспериментальных результатов по поляризации

2.1 Теоретические модели, описывающие поляризацию в инклюзивных адронных процессах

2.1.1 Модель прецессии Томаса [7]

2.1.2 Полуклассическая струнная модель

2.1.3 Модель многократного рассеяния [9]

2.1.4 Модель Р-волновых орбиталей [10]

2.1.5 Модель реджеонного обмена [11]

2.2 Экспериментальные данные по поляризации А0 в нуклонных пучках.

3 Экспериментальная установка ЭКСЧАРМ

3.1 Структура пучка.

3.2 Основные элементы спектрометра.

3.3 Система пропорциональных камер

3.4 Магнит

3.5 Сцинтилляционные годоскопы.

3.6 Нейтронный монитор.

3.7 Черенковские счетчики.

3.8 Описание адронного калориметра.

3.9 Система запуска установки (триггер)

3.10 Система сбора и контроля данных

3.11 Определение положения внутренней мишени

4 Программы для обработки данных

4.1 Схема обработки экспериментальной информации

4.2 Геометрическая реконструкция событий

4.3 Предварительный отбор событий.

4.4 Программное обеспечение для физического анализа

4.4.1 Библиотека классов для работы с системой ROOT.

4.4.2 Программа записи данных в формате ROOT.

4.4.3 Физический анализ.

5 Методика и результаты измерения поляризации в эксперименте ЭКСЧАРМ

5.1 Отбор событий.

5.2 Измерение поляризации

5.3 Систематические ошибки

Более 20 лет назад было обнаружено, что -гипероны, рожденные в инклюзивных адронных процессах, имеют значительную поперечную поляризацию. Под этим имеется в виду, что средняя проекция спина образованных А° на ось, перпендикулярную плоскости рождения Л°, не равна нулю. Плоскость рождения определена направлением пучка и направлением вылета Л°-гиперонов в лабораторной системе отсчета.

Исследования проводились в широком диапазоне энергии пучка (от 12 до 800 ГэВ) и при различных углах рождения

А°. Было показано, что абсолютная величина поляризации монотонно возрастает с увеличением поперечного импульса рг образуемых Л° в области рг < 1 ГэВ/с. Также было установлено, что при pt > 1 ГэВ/с зависимость поляризации от щ выходит на плато, величина которого определяется значением переменной Фейнмана1 хр рожденных А°. При этом имеет место монотонный рост абсолютной величины поляризации при увеличении хр для фиксированного pt. Для объяснения имеющихся экспериментальных данных по поляризации было предложено несколько теоретических моделей, однако механизм ее возникновения до сих пор не выяснен полностью.

Большинство экспериментов проводилось в протонных пучках. К настоящему времени было проведено только

1 переменная Фейнмана хр определена как = , где р^ - продольная составляющая импульса Л° в системе центра масс реакции, а Р*тах - максимально возможное значение импулсьса Л° в той же системе. одно измерение в нейтронном пучке [1], в котором было получено несколько более высокое значение поляризации Л°, чем в экспериментах с протонными пучками.

7 Заключение

1. С наибольшей на сегодняшний день точностью измерена поляризация Л°, рожденных в инклюзивных нейтрон-нуклонных взаимодействиях. Измерения проведены в кинематической области 0.1< хР <0.6 и 0.2< рь <1.2 ГэВ/с.

2. Полученные результаты по измерению поляризации позволили расширить область ри в которой существовали экспериментальные данные по поляризации образованных в нуклон-нуклонных и нуклон-ядерных взаимодействиях.

3. Показано, что абсолютное значение поляризации А0, образованных нейтронами, монотонно возрастает с ростом рг в каждой из областей хр, а также в зависимости от Жр.

4. Показано, что поляризация рожденных нейтронами, хорошо согласуется с данными, полученными в рА взаимодействиях.

5. Получено, что абсолютная величина поляризации образованных в рЫ взаимодействиях при угле 4.2 мрад и энергии протонов пучка 450 ГэВ, больше, чем в других экспериментах, проведенных вррж рМ взаимодействиях.

6. Разработан и реализован на практике метод определения положения внутренней мишени в эксперименте

ЭКСЧАРМ. Метод основан на исследовании различий в поляризации Л° и асимметрии К{\ измеренных при различных знаках магнитного поля.

7. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить физический анализ данных эксперимента ЭКСЧАРМ на основе системы ROOT с использованием языков С++ и Perl, а также библиотек СУБД Sybase.

1. А.Н.Алеев и др., ЯФ, т.37, вып.б, 1479-1483, 1983.

2. NA48 collaboration, presented by A.Tkatchev, A Measurement of the transverse polarization of A0 hyperons produced in inelastic p N reactions at 450-GeV proton energy. Nucl. Phys. B, Proceedings Supplements, 75B, 45, 1999.

3. A.N.Aleev . A.L.Tkatchev et al., A Measurement of the Transverse Polarization of A-Hyperons produced in nC-Reactions in the EXCHARM experiment. JINR, El-99-177, Отправлено в журнал European Physical Journal C.

4. Сотрудничество ЭКСЧАРМ, представлено А.Л.Ткачевым. Исследование поляризации А°-гиперонов, рожденных в нейтрон-углеродных взаимодействиях на Серпуховском ускорителе. Труды научной сессии МИФИ-99, т.4, с. 164.

5. V. Fanti . A.Tkatchev et al., A Measurement of the transverse polarization of Л0 hyperons produced in inelastic p N reactions at 450-GeV proton energy. Eur. Phys. J. C6, 265 (1999).

6. K. Heller et al. Phys. Rev. Lett, 41:607, 1978.

7. T.DeGrand, H.I.Miettinen, Phys.Rev. D24, 2419 (1981); T.DeGrand, J.Markkanen, H.I.Miettinen, Phys.Rev. D32, 2445 (1985).

8. B.Andersson et al., Phys.Lett. B85, 417 (1979); B.Andersson, G.Gustafson, G.Ingelman, T.Sjostrand, Phys.Rep. 97, 31 (1983).

9. J.Szwed, Phys.Lett. B105, 403 (1981).

10. J.Soffer, N.A.Tornqvist, Phys.Rev.Lett. 68, 907 (1992).

11. C.Barni, G.Preparata, P.G.Ratcliffe, Phys.Lett. B296, 251 (1992).

12. B. Lundberg et al. Phys. Rev. Ц 40:3557, 1989.

13. В. E. Bonner et al. Phys. Rev. D, 38:729, 1988.

14. E. J. Ramberg et al. Phys. Lett. B, 338:403, 1994.

15. F. Abe et al. Phys. Rev. Д 34:1950, 1983.

16. Алеев A.H. и др. Рождение гиперонов в пС-взаимодействиях в пучке нейтронов с импульсом « 40 ГэВ/с. ОИЯИ, Р1-82-353, Дубна, 1982, 13 с.

17. Алеев А.Н., Баландин В.П., Брагадириану А. и др. Измерение энергетического спектра нейтронного пучка канала 5Н серпуховского ускорителя. ОИЯИ, Р13-94-312, Дубна, 1994, 16 с.

18. Айхнер Г., Алеев А.Н., Арефьев В.А. и др. Бесфильмовый спектрометр БИС-2 и его физические характеристики. ОИЯИ, 1-80-644, Дубна, 1980, 17 с.

19. Айхнер Г., Алеев А.Н., Арефьев В.А. и др. Система пропорциональных камер спектрометра БИС-2. ПТЭ, 1982, N3, с.40-44.

20. Алеев А.Н., Арефьев В.А, Баландин В.П. и др. БИС-2 спектрометр для поиска и исследования узких ре-зонансов. ПТЭ 1991, N1, с.50-60.

21. Aleev A.N., Arefiev V.A., Balandin V.P. et al. Proportional chambers with a 2x1 m2 working area for the EXCHARM spectrometer. IET, Vol. 38, No. 4, Part 1, 1995, p. 425-433.

22. Алеев A.H., Арефьев В.А, Баландин В.П. и др. Пропорциональные камеры с размером рабочей области 2x1 м2 спектрометра ЭКСЧАРМ. ПТЭ 1995, N4, с.8-20.

23. Аверьянов Ю.М., Алеев А.Н., Баландин В.П. и др. Магнитное поле магнитов СП-40А и СП-94. ОИЯИ, БЗ-10-9590, Дубна, 1976, 39 с.

24. Алеев А.Н., Баландин В.П., Бордюков A.A. и др. Измерение поля спектрометрического магнита установки ЭКСЧАРМ. ОИЯИ, Р1-97-368, Дубна, 1997, б с.

25. Войчишин М.Н. Гуськов Б.Н., Девицин Е.Г. и др. Черенковский пороговый газовый четырнадцатика-нальный счетчик. ПТЭ, 1985, N3, с. 71-73.

26. Алеев А.Н., Арефьев В.А., Баландин В.П. и др. Пороговый газовый 32-канальный черенковский счетчик спектрометра ЭКСЧАРМ. ПТЭ, 1996, т.39, вып.4, с.27.

27. Алеев А.Н., Александров Л., Баландин В.П. и др. -ОИЯИ Р1-89-434, Дубна, 1989.

28. Кадыков М.Г.,Семенов В.К. ОИЯИ, Р1-91-36, Дубна, 1991.

29. Алеев А.Н., Александров Л., Баландин В.П. и др. Характеристики адронного калориметра установки "Меченыенейтрино". ОИЯИ, Р1-89-434, Дубна, 1989, 7 с.

30. Алеев А.Н., Арефьев В.А., Баландин В.П. и др. Организация системы запуска спектрометра БИС-2. ОИЯИ, 13-86-427, Дубна, 1986, 15 с.

31. Аблеев В.Г., Арефьев В.А., Басиладзе С.Г. и др. Исследование пропорциональных камер с регистрирующей электроникой, переданной в производство фирме "РОЬО№\ ОИЯИ, 13-8829, Дубна, 1975, 18 с.'

32. Горбунов Н.В., Карев А.Г., Мальцев Э.И. и др. Драйвер ветви ВД-411. В сб.: XII Международный симпозиум по ядерной электронике. ОИЯИ, Д13-85-793, Дубна, 1985, с. 194-198.

33. Вовенко A.A., Кретов Ю.А., Семашко C.B., Скрип-ничук А.Г. Программный комплекс ЕХАТАРЕ для доступа к устройству накопления ЕХВ-8500 на компьютерах типа IBM PC/AT под управлением MS DOS. ОИЯИ, Р10-94-493, Дубна, 1994.

34. Евсиков И.И., Иванченко И.М., Карпенко H.H. и др. МОНИТОР подсистема сбора информации и контроля оборудования спектрометра ЭКСЧАРМ. ОИЯИ, Р10-96-324, Дубна, 1996, Зс.

35. Юревич С., Оценка числа долгоживущих као-нов в нейтральном пучке эксперимента ЭКСЧАРМ. Дипломная работа, Московский инженерно-физический институт, кафедра экспериментальных методов ядерной физики, 1999.

36. НВООК Reference Manual, CERN Program Library Y250, CERN, 1995.

37. Rene Brun and Fons Rademakers, ROOT An Object Oriented Data Analysis Framework, Proceedings AI-HENP'96 Workshop, Lausanne, Sep. 1996, Nucl. Inst. & Meth. in Phys. Res. A 389 (1997) 81-86. See also http://root.cern.ch/.

38. CERNLIB Short Writeups, CERN Program Library, CERN, 1996.

39. Иванченко И.М. и др. ОИЯИ, Р-10-89-436, Дубна, 1989.

40. Д.А.Кириллов и др.,Сообщ.ОИЯИ, Р11-92-436, Дубна 1992.

41. Зинченко А.И. и др. ИФВЭ АН PK, 92-01, Алма-Ата, 1992.

42. Grady Booch. Object-Oriented Analysis and Design With Applications. 2nd edition (February 1994). Addison-Wesley Pub Co; ISBN: 0805353402.

43. Review of Particle Physics. EPJ, Vol.3 Num. 1-4, 1998.

44. M.I. Adamovich et al. Z. Phys. Л, 350:379,1995.

45. M.W.McNaughton et al. Phys. Rev. Q 23:1128, 1981.

46. C. Biino, N. Doble, L. Gatignon, P. Grafström and H. Wahl, The Simultaneous Long- and Short- Lived Neutral Kaon Beams for Experiment NA48. Internal report: CERN-SL-98-033-EA, (to be published with a discription of the NAJ.8 detectorj, 1998.

47. C. Biino, N. Doble, L. Gatignon, P. Grafström and H. Wahl, (presented at EPAC-98, Stockholm, 22-26 June, 1998) Preprint: CERN SL-98-041-EA, 1998.

48. N. Doble, L. Gatignon, P. Grafström. Nucl. Instr. and Meth. B, 119:181, 1996.

49. V.M. Biryukov, V.A. Maisheev, V.M. Mikhailov, S.B. Nurushev. IHEP 91-38, Protvino, 1991.

50. M. Holder, Status of the NA48 experiment. Proceedings of Workshop on Kaon Physics, Orsay, ed. by L.Iconomidou-Fayard, Editions Frontieres, p.77, 1996.

51. I. Augustin, The NA48 experiment for the measurement of e;/e. Proceedings of the 28th International Conference on High Energy Physics, Warsaw, Poland, p.1679, 1996.

52. K. Heller et al. Phys. Rev. Lett., 51:2025, 1983.

53. R. Wilhelm Ph. D. Thesis: Messung der transversalen Polarization von A-Hyperon aus inelastischen pAf-Reaktionen bei 450 GeV Protonenergie; Institut für Physik, Universität Mainz, Mainz, Germany,1997.

54. M. Sullivan et al. Phys. Rev. D, 36:674, 1987.