Измерение параметров вращения спина в упругом π + p рассеянии при импульсе 1.43 ГэВ/с тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Институт теоретической и экспериментальной

^ физики

§?

о

#

со

ч. На правах рукописи

Свирида Дмитрий Николаевич

Измерение параметров вращения спина в упругом тг+р рассеянии при импульсе 1.43 ГэВ/с

Специальность: 01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1998

УДК 539.

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации — Институт теоретической и экспериментальной физики

Научные руководители: доктор физико-математических наук

В.П. Канавен;

кандидат физико-математических наук.

В.В. Сумачев (ПИЯФ)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук;

А.Е. Кудрявцев (ИТЭФ)

доктор физико-математических наук.

А.Н. Васильев (ИФВЭ)

Ведущая организация: Московский государственный

инженерно-физический институт (Технический университет).

Защита состоится 2 июня 1998 года в И часов на заседании диссертацп онного совета Д.034.01.01 по присуждению ученых степеней доктора наук I Государственном научном центре РФ Институте теоретической и экспери ментальной физики по адресу:

117259 Москва, Б. Черемушкинская, 25, конференц-зал института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 24 апреля 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

Ю.В. Терехов

I. Общая характеристика работы.

Диссертация посвящена измерениям параметров вращения спина А и Ш в 'пругом пион-протонном рассеянни при начальном импульсе 1.43 ГэВ/с. Основная цель работы - получение экспериментальных данных, необхо-цшых для реализации однозначного парциально-волнового анализа пион-гуклонного рассеяния в области 1-5-2 ГэВ/с. Необходимость такого анализа :ледует из современного положения дел в барионной спектроскопии: имею-цпеся парциально-волновые анализы предсказывают существенно различнее спектры и характеристики Лг- и Д-резонансов, в особенности в области яасс вблизи 1.9 ГэВ/с, где наблюдается целое семейство резонансов с близ-аши массами.

Работа выполнена в рамках основного направления деятельности лаборатории поляризационных исследований ИТЭФ - восстановления амплитуд №ухчастичных и кватдвухч астичных реакций адрон-адронного взаимодей-твия путем измерения наблюдаемых, зависящих от спина, при активном гчастии автора.

Актуальность.

Актуальность работы определяется острой потребностью парциально-юлновых анализов в данных по параметрам вращения спина, повышением I последние годы интереса к исследованиям в области барионной спектро-:копии в связи с успешным развитием кварковых моделей барионов, прове-(ением новых фазовых анализов и развитием техники извлечения характе-шстик резонансов.

Дели исследования.

о Планирование эксперимента по измерению параметров вращения спина и выбор кинематического интервала с использованием метода траекторий нулей поперечных амплитуд. Расчет кинематики реакции, оптимизация конфигурации установки, о Проведение измерений поляризационных параметров в реакции упругого я-+р рассеяния, вычисление результатов, оценки систематических погрешностей.

о Сравнение полученных данных с предсказаниями парциально-волновых анализов. Внесение коррекции в некоторые фазовые анализы с учетом

проведенных измерений методом траекторий нулей поперечных амплитуд.

о Извлечение характеристик Д-резонансов из второй резонансной области из скорректированных решений фазовых анализов. Сравнение полученных параметров с некорректированными, а также с параметрами определенными из других решений и мировыми данными.

Научная новизна.

с> Впервые в интервале энергий второй резонансной области произведень измерения параметров поворота спина в упругом тпУ-взаимодействиц необходимые для устранения неоднозначностей фазовых анализов в это1 области.

> Развит подход к анализу дискретных неоднозначностей парциальн» волновых анализов типа Барелле методом траекторий нулей попереч ных амплитуд. Показано, что существующие разногласия различны: ПВА в рассматриваемой области относительно параметров вращешт: спина могут быть приписаны неоднозначностям именно такого типа.

> На основе полученных данных произведена коррекция решений фазо вых анализов СМВ и КН80, приводящая к устранению их серьезны: расхождений с решениями группы УР1 в широком энергетическом ин тервале.

о Выполнено определение полюсных параметров семи Д-резонансов с мае сами вблизи 1.9 ГэВ из различных вариантов решений парциально волновых анализов. На основе сравнения полученных характеристи] друг с другом и с мировыми данными показано, что в результате про изведенной коррекции:

— параметры хорошо установленных резонансов претерпевают лиш] небольшие изменения, приводя к улучшению согласия анализов раз личных авторов;

— характеристики резонансов с рейтингом (***) заметно изменяются среди изменений следует отметить тенденцию к уменьшению упру гости;

— проявления резонанса £*зз(1940)*, видимого только в анализе СМВ исчезают.

В целом, поведение парциальных амплитуд из различных решений сбли жается в результате коррекции.

Практическая и научная ценность диссертации.

Тема диссертационной работы связана с выполнением плановых научно исследовательских работ на ускорителе ИТЭФ и лежит в русле основног направления работ лаборатории поляризационных исследований ИТЭФ. Но вые экспериментальные данные, впервые полученные в настоящей работе

позволяют произвести однозначное восстановление амплитуд упругого тг+р-рассеяння в кинематическом интервале измерений, существенно уменьшая зероятность проявления дискретных неоднозначностей при проведении фа-ювых анализов тгЛ'-взаимодействия в широком энергетическом интервале. Развитие подхода к анализу поведения ПВА методом траекторий нулей поперечных амплитуд, а также создание и оптимизация установки и программного обеспечения для измерений поляризационных параметров во второй эезонансной области, дают возможность эффективно планировать эксперименты и получать результаты по этим параметрам во всей области промежуточных энергий для различных изоспиновых каналов пион-нуклонного эассеяния.

Данные настоящей работы уже использованы при проведении фазовых шализов SM95 и SP98 группой Политехнического университета Вирджи-1ИИ (R. Arndt и др.).

Методический интерес представляет обновление телевизионной системы :бора трековой информации с поляриметра, позволившего за счет разра-ютки новых блоков сопряжения и системы буферизации данных существенно юкратить мертвое время всей установки и оптимизировать режимы телеви-июнных камер. Новое " ON-LINE" программное обеспечение предоставляет ¡озможность эффективного контроля установки, в частности благодаря оригинальному одновременному графическому представлению большого количе-:тва контролируемых параметров, усредненных по времени, в виде цветных :толбиковых диаграмм.

Апробация.

Материалы, изложенные в диссертации докладывались на Сессии отделе-шя ядерной физики Академии наук РФ в 1996 году; на XXIII Школе физики 1ТЭФ в 1995 году; на III, IY, VI и VII Международных рабочих совещаниях ю спиновым явлениям в физике высоких энергий в 1989, 1991, 1995 годах i Протвино и в 1997 году в Дубне; на 6-ом Международном симпозиуме по гезон-нуклонной физике и структуре нуклона (MENU-95, Тюбинген, Герма-гая, 1995); на 14-й Международной конференции по элементарным частицам [ ядрам (PANIC-96, Вирджиния, США, 1996); на 12-м Международном сим-юзиуме по спиновым явлениям в физике высоких энергий (SPIN-96, Амстер-[ам, Нидерланды, 1996); а также представлены в виде письменного доклада [а 28-й Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP-96, Варшава, Польша, 1996).

Основные результаты опубликованы в 19 печатных работах.

Структура и объем диссертации.

1иссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 4 математических гриложений и списка литературы. Объем диссертации составляет 105 стра-:иц. Диссертация содержит 49 рисунков, 11 таблиц и список литературы :з 77 пунктов.

2. Содержание работы. Введение.

Во введении дается краткое представление о различных кварковых моделях, описывающих спектр барионных резоиансов, рассматривается современное состояние экспериментальной барионной спектроскопии, обосновывается насущная потребность в измерениях параметров вращения спина и выбор кинематического интересна измерений, а также описывается структура диссертации и приводятся характеристики актуальности, научной новизны и практической ценности диссертационной работы.

Глава 1. Формализм упругого рассеяния 0+ | —»■ 0 +

В главе приводится спиновый формализм для рассеяния 0 + | -Ь 0 + рассматривается происхождение параметров поворота спина и различные представления спиновых наблюдаемых.

Матрица упругого рассеяния 0 +1 —> 0 + \ дается выражением:

М = /{в,1) + 1-д(з,1)ф-п), (1)

где п - нормаль к плоскости рассеяния, а /(«,£) и I) - комплексные амплитуды Паули, и зависит, таким образом, от трех действительных функций энергии и угла рассеяния.

В системе центра инерции реакции компоненты вектора конечной поляризации имеют связь с амплитудами рассеяния:

(1:И(Ш*(!?;)(1:))'™ -

= |/|2 -Ь |<7|2 - дифференциальное сечение, Р= 21т (/<?*)/Ло ~ нормальная поляризация, В = 2 Ее {jg*)/ha - параметры вращения спина

§ = (1/|2 - ы2)/Ло в с.ц.и., причем: д/Р2 + В2 + = 1,

а матрица в (2) называется тензором деполяризации.

В лабораторной системе компоненты векторов поляризации до и после рассеяния принято определять в левых ортонорлшрованных системах координат XYZ и \JV\V, таких что ось У совпадает с импульсом падающего пиона, ось V - с импульсом протона отдачи, а оси 2 и IV - с направлением нормали к плоскости реакции. Тогда измеряемые параметры поворота спина (с учетом релятивистской поправки) определяются как

А = §вт(в'-в^+Шсо^в1-вр) К = §со- 0Р) - Ввш(0'- 0Р), (3)

где 9Р - угол вылета протона в лаб. системе, а в' — и - 9ст связан с углом

ассеяния в центре инерции.

Удобным для поляризационных экспериментов, в которых, как в данной аботе, не измеряется дифференциальное сечение, является представление аблюдаемых в терминах параметров

/> = Ы/1/1; р — аг5 [о//) 1 (4)

эзволяющее сократить в этом случае количество определяемых величин до вух, а все поляризационные параметры выразить через указанные вели-ины:

Р = —2рзт^/(1 +р2) (5)

А = ((1 — р^вт^ — вр) 4- 2рсов <р сов(9' — 9р))/(1 4- р2) К = ((1 — р2) соз(0' — вр) — 2рсоя <рзт(9' — 9р))/(1 + р2). Представление поперечных амплитуд:

Р+ = / + 1.д; = (б)

Ло =

Р = — |^~|2)/2/го

В = 21т (Г+Р~*)/2/го (7)

§ = 2 Не (F+'F-t)/2/ío

:обо наглядно покалывает, что при наличии данных только по дифферен-1альному сечению и нормальной поляризации восстанавливаемы лишь молчи поперечных амплитуд, в то время как для определения их относительна фазы (и непосредственного восстановления спиновых амплитуд / и д) :обходим эксперимент по измерению параметров вращения спина.

пава 2. Фазовые анализы и их дискретные неоднозначности.

главе рассматриваются задачи и методы проведения фазовых анализов, обсуждаются исущие им дискретные неоднозначности, вводится формализм нулей поперечных ампли-уд, подробно исследуются свойства сопряжения Барслле, а также описывается мето-ка извлечения характеристик резонансов из результатов парциально-волиовых анали-в.

Фазовые анализы являются мощным инструментом исследования взаимо-йствий, позволяя в условиях ограниченного набора экспериментальных 1нных предсказывать поведение наблюдаемых в любых кинематических «ках для всех изотонически смежных каналов реакции, опираясь на не-льшое число параметров. В основе таких анализов лежит разложение спи-1вых амплитуд по парциальным волнам:

- ОО 1 00

1=0 " 1=0 Н со 1 00

' 1=0 " 1=0

Зависимость парциальных амплитуд от энергии содержит информацию i проявлениях резонансных состояний с определенными квантовыми числами которая может быть извлечена и использована для проверки теоретически: моделей.

Для определения параметров резонансов используется описание энергетн ческой зависимости амплитуд ff и ff формулой Брейта-Вигнера:

1 - в I го

2ifl{E)~B+ M-E-iT/2'

где либо предполагается модельная энергетическая зависимость ширин! Г(Е) (обычные, "conventional", параметры), либо эта величина фиксируете (полюсные параметры). В данной работе рассматриваются относительн узкие (Г < 300 МэВ) резонансы с массами ок. 1900 МэВ, Г <С М, что позвс ляет применять второй из указанных методов, вводя коррекцию формы a.v плитуды за счет простейшего предположения о линейной зависимости фон;

В(Е) = ВЕ=М + а ■ (Е - М) . (1С

Однако, неполнота экспериментальной базы в смысле нехватки незав* симых данных для непосредственного восстановления амплитуд приводи к дискретным неоднозначностям решений парциально-волновых анализо] Природа простейших неоднозначностей лежит в инвариантности диффера циального сечения и нормальной поляризации относительно, например, з< мены амплитуд {/ —> g*, д —/*} (обобщенная неоднозначность Минами которая приводит лишь к смене знака параметра §, см. (2). Основной пробл« мой, к которой приводят подобные неоднозначности, является перестановь или перемешивание парциальных амплитуд с различными квантовыми 4i слами: так, при рассмотренной замене амплитуды переходят в

Основные различия в предсказаниях современных фазовых анализов npi нято приписывать неоднозначностям несколько более сложного типа, назь ваемым неоднозначностями Барелле, которые проявляются при анализе m ведения поперечных амплитуд.

В силу свойств четности амплитуд Паули, имеем:

F+(0) = № + i ■ д(в) = f(-e) - i ■ д(-в) = F-(-0), (l:

т.е. можно ввести единую функцию F(0), определенную для всех действ] тельных в и совпадающую с F± на соответствующих полуосях.

Далее, учитывая разложение (8) f(6) и д(9) по полиномам Лежандра, огр ниченное в фазовых анализах конечным числом членов lmax = N, мож! представить F(9) в виде конечной суммы членов с различными степенял cos в и sin 0 и, используя переменную г = е'в, в виде полинома по степеш этой переменной:

.. 2 N

г i—о

Полином степени 2ЛГ имеет 2N комплексных корней в плоскости псремен-гой г, которые могут быть найдены (численными методами), а поперечная шплитуда представлена в виде:

= П-ч) - 0. (13)

Три изменении энергии каждый корень функции ) изменяет свое местопо-южение в комплексной плоскости переменной г, проходя последовательные юложения вдоль некоторой кривой, называемой траекторией данного корня нуля) поперечной амплитуды. На рис. 1 приведен пример набора таких траекторий для анализа БМ90.

Неоднозначности Барелле соответствует замена корня:

з

)сновным свойством такого преобразования, называемого сопряжением Ба->елле, является сохранение дифференциального сечения Ло и параметра нор-1альной поляризации Р и изменение параметров вращения спина. При этом оответствующий кореньиспытывает "отражение" относительно единичной кружности, являющейся физической областью действительных значений 9.

Если при какой либо, обычно низкой, энергии выполнены измерения, до-таточные для непосредственного восстановления амплитуд, то при ней од-означно задано и расположение корней относительно единичной окруж-ости. При движении вверх по энергии какая-либо из траекторий может одойти вплотную к физической области и, либо пересечь ее, либо "отра-иться", причем сделать выбор варианта, имея лишь данные по и Р, не-озможно. На рис. 2 приведен пример такой ситуации для одной из траекто-нй анализа КН80. Таким образом, подобные точки пересечения являются очками возможных ветвлений решений фазовых анализов при отсутствии анных по параметрам вращения спина.

При получении новых данных по параметрам поворота естественным бразом возникает способ коррекции существующих фазовых анализов пу-ем отражения участков траекторий между точками ветвлений так, чтобы олучить расположение корней, определяемое проведенными измерениями, ричем при такой коррекции не затрагивается согласие анализов с суще-гвовавшими ранее данными по сечению и поляризации.

В работе получены преобразования амплитуд и наблюдаемых, происходя-ше при такой коррекции (сопряжении Барелле). В частности, поперечные лплнтуды испытывают лишь изменение относительной фазы при сохра-гнии абсолютных величин, спиновые амплитуды перемешиваются между )бой:

Рис. 2, Оригинальная (слева) и бареллетовски сопряженная ("отраженная"' траектория (справа) для фазового анализа КН80.

в 1 - /(<?)((! + \г3\*)ств-2Къ (г,)) + Д((?)(1 - 1г/)»тб

= -(1+,?)-2;7-соя0- (15)

_ |г,|2)соз^- 2Ие - /(*)(! - |г,|а)8№0

9 { ! 1 -г; (l + z])-2zjco3 0

а парциальные амплитуды после преобразования представляют собой сложную линейную комбинацию исходных:

Р = а((Ь - сР^ЛР)/ + с(Р"1Р' - Р-^РОд)

дв = а((й - сР'~х1{Р')д + с(Р'~гР - Р'-^Р)/), (16)

здесь: и ¡/^ - вектора, составленные из амплитуд и (8); а, 6 и с - коэффициенты, а й и 5 - треугольные матрицы, зависящие от значения сопрягаемого корня г^ Р и Р' - некоторые фиксированные матрицы (также треугольные), составленные из сумм коэффициентов полиномов Лежандра.

Глава 3. Экспериментальная установка.

В главе детально рассматривается методика постановки эксперимента по измерению параметров вращения спина и обосновывается выбор кинематического интервала измерений, описывается экспериментальная установка, ьключаг пучковый канал, сциитилля-ционные счетчики и триггер, поляризованную протонную мишенъ, магнитостртционные искровые камеры и углеродный поляриметр, а также система буферизации и считывания данных в ЭВМ.

При выборе кинематического интервала с учетом сложности постановки двухспиновых экспериментов и сложившейся текущей ситуации в тарциально-волнопых анализах, предпочтение было отдано измерению па-эаметра А в точке с импульсом падающих пионов 1.43 ГэВ/с и интервалом лглов рассеяния в системе центра инерции вблизи 130°. При этом во внима-ше принимались следующие основные факторы.

• Отсутствие экспериментальных данных по параметрам поворота спина при промежуточных энергиях выше 0.75 ГэВ/с.

• Существенное разногласие в предсказаниях "классических" фазовых анализов СМВ и КН80 с более поздними анализами группы УР1 (рис.3). Доступная точность измерения позволяет сделать выбор между решениями. Предпочтение отдастся параметру А перед параметром К, так как в этом случае различия более ярко выражены.

• Существование при выбранной энергии кластера резонансов, практически вырожденных по массе (Мд ~ 1.9 ГэВ), параметры, а в некоторых случаях и сам факт существования которых плохо определены.

• Чистое изоспиновое состояние 1 =3/2, исключающее проявление неоднозначностей, связанных со смежными каналами реакции.

-1 1 о.в 0.6 0.+ 0.2 о -0.2

-0.6 -0.8

100 110 120 130 140 150 160 170 5р1п (ЬЮИст РоготЛег А(6.4 !п е1о51Гс п*р Ы р>= (45б*МеУ^с

Рис. 3. Параметр вращения спина А при импульсе налетающего 7г-мезона р = 1.43 ГэБ/с в зависимости от угла рассеяния в упругом 7Г+р-рассеяшш.

• Большие величины параметра А, доступные для измерения с достижимыми точностями.

• Малая, но приемлемая для проведения измерений величина дифференциального сечения (ок. 0.9 мБарн/стер).

В соответствии с определением параметров поворота спина для постановки эксперимента по измерению параметра вращения спина А в упругом тг+р-рассеянии (рис. 4) необходимо иметь протоны со спинами, ориентированными вдоль направления падающего пучка 7Г+-мезонов и анализатор поляризации протонов отдачи. Для анализа поляризации нуклона в конечном состоянии используется асимметрия повторного рассеяния выбитых из мишени протонов на веществе, в качестве которого выбран углерод, для которого анализирующая способность достаточно хорошо известна. При этом асимметрия вторичного рассеяния в вертикальной плоскости пропорциональна величине параметра А, в горизонтальной - величине нормальной поляризации Р (рис. 4), а информация о продольной компоненте поля-

А в упругом 7Г+|ьрассеянии.

эизации, соответствующей параметру К, теряется. Абсолютная величина юследнего, тем не менее, может быть вычислена, учитывая соотношение

Ур5+Ж+15 = 1.

Для отбора упругих событии используется полное пространственное восстановление вершины взаимодействия с помощью трековых детекторов для 1алетающей и рассеянной частиц п частпцы отдачи. Существенное умень-цение систематических ошибок достигается регулярной сменой знака поля-шзованной мишени.

Экспериментальная установка СПИН-ЛМ расположена на выведенном гучке вторичных частиц 321 протонного синхротрона У-10 ИТЭФ и пред-[азначена для измерения параметров вращения спина при промежуточных 'нергиях (1.0-г2.1) ГэВ/с. Основными частями установки являются (рис. 5):

• поляризованная протонная мишень ПМ с горизонтальной ориентацией спина протонов;

• магнитострикционные искровые камеры МИК1 ~ МИКб и сцинтил-ляционные счетчики С\ 4- Сз, Сц для регистрации трека налетающей частицы;

• искровые камеры МИКц ч- МИК^, счетчики С^ — для регистрации рассеянной частицы;

• углеродный протонный поляриметр УП с оптическим телевизионным съемом информации, искровые камеры МИК7 -г МИКю, счетчик С5 для определения пространственных параметров траектории протона отдачи и направления его спина;

• вето-счетчики С\ и Сю Для исключения ложных срабатываний установки от не рассеявшихся частиц и частиц, испытавших рассеяние на элементах установки;

• быстрая электроника выработки триггера;

• электроника считывания информации с поляриметра и искровых камер, интерфейс с ЭВМ "СМ-1420" ("ЭРА-347");

• вспомогательная аппаратура для монигоркрования, высоковольтного питания камер и счетчиков, газообеспечения камер и т.п.

учковый магнитный канал предназначен для вывода заряженных частиц юбого знака с импульсами (0.9 -Ь 2.1) ГэВ/с. Импульсное разрешение ,Р/Р на ±1.5 %■ Максимальная интенсивность пучка во время проведения ссперимента не превышала 4 • 105 частиц/сброс при длительности сброса 5 1 с и частоте циклов ускорителя 10 -г 15 мин"1. Размер изображения в Зласти мишени 32 мм по горизонтали и 27 мм по вертикали, что позволяет фокусировать около 60 % пучковых частиц на мишени. В состав пучка эложительных частиц при Р = 1.43 ГэВ/с входят 55 % пионов и 45 % ротонов. Выделение пионов осуществлялось по разнице времен пролета ча-гиц между счетчиками Сц и С\ (база « 20 м, Д{ = 13 не) путем подбора

^ С7 Ca- С9 /

МИК17,1В IV ! Я

МИК15|16|у I / u

, I , '-'б

мик13|141 \ I ( ц

\АтГ /

Рис. 5. Схема установки СПИН-JIM для измерения параметров врашения спина.

задержек в схемах совпадений.

В установке использовался весьма мягкий одноуровневый триггер, определяемый условиями наличия пучковой частицы, испытавшей рассеяние в мишени, и наличия хотя бы одной частицы в каждом из протонного и пион-ного плеч:

Trig = (С, х Си|т=т, х С2 х С,) х (С„ х_(С7 + С8 + С9))х

хС5 хСлх Cm хВ х Бл, (17)

где В - сигнал ворот сброса пучка, а Бл - сигнал суммарной блокировки различных частей установки и аппаратуры считывания.

Аксептанс протонного плеча задается размером счетчика С5, а габариты S'fi определяются областью, кинематически сопряженной С5. Счетчики С\ -г С<\ полностью перекрывают рабочую зону последней камеры пионного плеча, 1 счетчик антисовпадений С4 исключает ложные срабатывания установки от пионов, рассеянных на утлы менее 5°. Введение антисчетчика Сю большого размера снизило число запусков на 15 % за счет исключения попадания в пи-энное плечо частиц, испытавших рассеяние на элементах установки. Средняя частота появления триггерного сигнала 1 4- 2 е-1.

Поляризованная протонная мишень с горизонтальной ориентацией спина тротонов имеет рабочий объем 20 см3 (30 мм по высоте и 30 мм в диа-четре). Рабочее вещество мишени - пропандиол С3О2Щ с добавкой Сг17, которым в виде замороженных шариков размером ок. 1.5 мм заполняется по-тость резонатора. Рабочая температура 0.55 К достигается испарением :1Не ю внутреннем контуре криостата. Количество свободного водорода соста-шяет 10 % от массы мишени, водородная плотность 0.09 г/см3. Магнитное юле 2.45 Тл с неоднородностью Ю-4 в области резонатора создается па-юй сверхпроводящих катушек Гельмгольца. Конструкция катушек и крио-:тата предусматривает возможность вывода частиц. Накачка поляризации фоизводится от полупроводникового СВЧ-генератора на частоте ок. 70 ГГц. Для определения поляризации используется метод ядерного магнитного резо-1анса. Конструкция мишени предусматривает возможность вращения маг-штной системы вокруг вертикальной оси. Смена знака поляризации мишени »тнимает 20 4- 30 мин и производилась несколько раз в сутки.

Сборки магнитострикционных искровых камер (МИК2, МИК4, ЛИК6), (МИКи-гМИК18) и (МИК7-гМИК10) предназначены для реги-трации треков входного и рассеянного пиона и уточнения трека протона >тдачи, соответственно. Пучковая сборка дополнена специальными "гибрид-1ыми" камерами (МИК1, МИКд, МИК5) с малым временем памяти. Все [скровые камеры, в том числе и оптические камеры поляриметра, имеют диную замкнутую систему газового питания. Используемая газовая смесь одержит 98.5 % неона, 1.5 % паров этилового спирта и 0.06 % паров фреона-2. Система высоковольтного питания позволяет индивидуально оптимизировать работу каждой камеры, что обеспечивает высокую трековую эффек-ивность сборок на уровне 96 4- 98 %.

Углеродный протонный поляриметр содержит 20 оптических искровых камер, из которых 12 средних имеют графитовые электроды. Суммарная толщина графита составляет 61 г/см}, что приблизительно соответствует длине ядерного рассеяния протона на углероде. Первые и последние четверки камер имеют тонкие (1.5 мм) электроды и предназначены для определения параметров трека протона до и после анализирующего рассеяния. С помощью телевизионной системы считывания информации достигается координатная точность и 0.6 -г 0.8 мм, что при использовании по 5 и более искровых промежутков для определения параметров трека до и после рассеяния позволяет получить необходимую точность в измерении угла анализирующего рассеяния, равную 0.5°. При создании поляриметра использовался богатый опыт эксплуатации аналогичной установки в СПИЯФ.

Отдельного внимания заслуживает телевизионный способ считывания информации с оптических искровых камер, позволяющий с помощью минимального набора стандартной аппаратуры организовать сбор большого объема координатной информации.

Для преобразования оптической информации в последовательность электрических импульсов используются две стандартные прикладные телевизионные установки "Интроскоп" (по одной для каждой проекции). Изображения искровых промежутков на мишени передающей трубки в каждой проекции создается с помощью системы из 10 зеркал, размещенных на раме поляриметра, по зеркалу на каждые два искровых зазора (рис. 6), что позволяет эффективно просматривать весь объем под малыми углами к плоскостям камер через прозрачные верхние и боковые стенки. Сканирование изображения искровых промежутков производится параллельно плоскостям камер. Применение импульсных реперов (газоразрядные трубки с гелием) позволяет избежать неточностей восстановления координат искр, связанных с нестабильностью частоты развертки.

Рис. б. Система зеркал для создания изображения искровых промежутков на мишени передающей телевизионной трубки (одна проекция).

Разработка новых блоков сопряжения ТВ системы с аппаратурой КА-МАК позволила за счет параллелизации считывания по двум проекциям вдвое уменьшить мертвое время системы. Создание системы буферизации данных от поляриметра на базе автономного дополнительного контроллера КАМАК ROC и модулей буферной памяти VM позволяет быстро (десятки мкс) реагировать на запросы считывания данных и производить оцифровку сигналов по обеим проекциям параллельно и независимо, накапливать считанные данные в течение всего цикла сброса пучка, а затем передавать их в главную ЭВМ.

Для коррекции растровых искажений используется пространственная калибровка поляриметра путем имитации треков частиц, параллельных оси поляриметра с помощью газонаполненных трубок с импульсным питанием, расположенных за щелевыми коллиматорами.

Электроника оцифровки данных и связи с ЭВМ выполнена в стандартах "КАМАК" и "ВЕКТОР" и занимает 4 крейта, объединенных по каналу ветви, сигнально совместимому для этих стандартов. Управление каналом ветви и передачу данных в удаленную (главную) ЭВМ "ЭРА-347" (дальность передачи ок. 80 м) осуществляет драйвер ветви "МИФ-БД", разработанный в ИТЭФ специально для организации быстрого обмена данными с удаленными ЭВМ.

Глава 4. Математическое обеспечение эксперимента.

В главе дается описание программного обеспечения сбора, накопления и контроля информации от установки, рассматриваются алгоритмы обработки записанной информации, в том числе восстановления событий анализирующего рассеяния, реконструкции характеристик рассеяния па протонах мишени и вычисления поляризационных параметров, а также обсуждаются фоновые условия эксперимента, используемая параметризация анализирующей способности углерода и выбор рабочего интервала углов второго рассеяния.

Пакет программ "в линию" разработан специально для обеспечения потребностей данного эксперимента. Программы работают под управлением многозадачной операционной системы реального времени "RSX11M-PLUS". При разработке пакета использовались многочисленные преимущества этой системы для подобного рода применений.

Комплекс программ "ON-LINE" обеспечивает:

• сбор информации, черновую отбраковку событий и запись данных на магнитную ленту в сжатом виде;

• визуализацию событий на экране графического дисплея;

• накопление и вывод на графический дисплей усредненной мониториру-ющей информации для контроля за режимами камер, состоянием пучка л магнитного тракта, в том числе результатов трекового анализа в первых пяти камерах поляриметра в виде гистограмм отклонений координат искр от трека (рис. 7) для оценки нестабильностей растра телевизионной системы и необходимости пространственной калибровки поляриметра;

Рис. 7. Гистограммы отклонений искр от трека для первых пяти камер поляриметра (по обеим проекциям). Числа показывают средние значения (слева) и средние квадраты отклонений (справа).

• работу в фоновом режиме (обработка части событий) упрощенной версии программы "OFF-LINE", производящую полную геометрическую реконструкцию событий, накопление и выдачу на печать ряда гистограмм, в том числе отклонений от упругой кинематики и сырой асимметрии второго рассеяния;

• синхронизацию измерения поляризации с циклами ускорителя и прием измеренного значения от дополнительной ЭВМ "ДВК-4", обслуживающей мишень;

• удобный пользовательский интерфейс, позволяющий оперативно изменять параметры программы, критерии отбраковки, управлять выводом мониторирующей и отладочной информации, записью на магнитную ленту и т.п.;

• несколько тестовых режимов работы для проверки аппаратуры оцифровки/связи.

Обработка информации, записанной на магнитную ленту, производилась с помощью программ, разработанных ранее в СПИЯФ для аналогичного эксперимента при более низких энергиях и модернизированных в соответствии с конфигурацией и кинематическим интервалом данного эксперимента. Обработку можно подразделить на три основных этапа:

I. Восстановление параметров второго рассеяния (протонов отдачи в поляриметре), отбор событий, попадающих в "анализирующий" интервал углов (6° — 20°).

II. Реконструкция картины первого рассеяния, выделение упругих событий, оценка доли фона.

III. Вычисление поляризационных параметров по методу максимального правдоподобия.

Вершина второго рассеяния определяется как точка, в которой трек в поляриметре испытывает максимальный излом; для этого в каждой паре последовательных пятерок искровых промежутков проводятся прямые по координатам искр по методу наименьших квадратов; при переборе последовательно всех пар пятерок промежутков выбирается та пара, для которой угол между полученными прямыми максимален, а точка, минимально удаленная от обеих прямых принимается за вершину взаимодействия;

После наложения критериев отбора, в том числе по отсутствию второго излома трека, осуществляется выделение событий с углом рассеяния в диапазоне 6" 4- 20°, в котором анализирующая способность углерода достаточно велика и имеет слабую энергетическую и угловую зависимость, а сечение рассеяния еще существенно. Доля таких событий от полного числа, зарегистрированных поляриметром, «84-12%.

Восстановление геометрии первого рассеяния производится независимо для рассеянного пиона и протона отдачи с учетом кинематической связи между импульсом и углом рассеяния для каждой из частиц в предположении упругого взаимодействия. При этом для повышения эффективности алгоритмов используются табличные методы определения параметров рассеяния по положениям и наклонам треков в сборках искровых камер вне магнитного поля и метод последовательных приближений. Таблицы насчитываются заранее путем трекинга частиц в магнитном поле поляризованной мишени.

После естественных отбраковок для каждой из вторичных частиц вычислялся cos 9Ст угла рассеяния в системе центра инерции и строилось распределение по Д(соБвСГ71) = (cos9ст)т, — (cosвсгп)р (рис. 8), являющееся

J 8000

7000 6000 5000 4000 3000 2000 fooo о

-0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2

&cosGw

Deviations from elastic ЫпегчдНсз In cosO^

Рис. 8. Распределение событий первого рассеяния по отклонению от упругой кинематики. Заштрихованная область соответствует отбираемым событиям (Дсо5 0сга < 0.06).

по сути распределением по отклонению от упругой кинематики , а также распределение по некомпланарности реакции, полученное из невязок по азимутальному углу А(р = <Рх — <Рр- На распределении четко выделяется пик упругого рассеяния и фоновая подложка. Доля фоновых событий /3 в области упругого пика (на рис. 8 заштрихована дважды) оценивается приблизительно в 30 %. Для определения поляризационных параметров использовались события, лежащие в области пика упругого рассеяния.

Используемая при вычислении поляризационных параметров параметризация анализирующей способности углерода (рис. 9) хорошо определена экспериментальными измерениями различных групп. Кинетическая энергия протона отдачи при различных углах первого рассеяния и координатах второго рассеяния вдоль поляриметра варьируется в пределах 680 4- 890 МэВ с учетом потерь энергии в веществе на пути нуклона. Из рис. 9 видно, что в рассматриваемой области анализирующая способность является медленно меняющейся функцией энергии и угла (рабочий угловой диапазон 6° 4- 20°), так что вклад в ошибку результирующих величин за счет неточностей определения этих параметров (20 МэВ, 0.7°) пренебрежимо мал.

0,, deg.

рС Analysing Power ol T„ (680-890) Ме\Г

Рис. 9. Анализирующая способность углерода в зависимости от угла рассеяния при минимальной, средней и максимальной кинетической энергии нуклона в поляриметре (по работе Bonin et а1.). Заштрихованная область соответствует величине ошибок параметризации для энергии 785 МэВ.

Отобранные события были разделены на два интервала по cos вст и для каждого интервала производилась подгонка параметров р и <р (формулы (4)) методом максимального правдоподобия. При различных комбинациях указанных параметров вычислялась вероятность W получить наблюдаемую в эксперименте асимметрию и производился поиск такой пары параметров, при которой эта вероятность максимальна. Вероятность W определяется формулой:

.7 = 1,^соб

где

Арс(@у, Ту) - анализирующая способность углерода как функция угла второго рассеяния и кинетической энергии протона Т2; в этой точке; ■пу - единичный вектор нормали к плоскости второго рассеяния; Р - доля фоновых событий;

Р^(р,(р,...) - вектор поляризации протонов отдачи в точке второго рассеяния, полученный из вектора поляризации Рц(р, <р, ■ ■ -) после первого рассеяния с учетом изменения его направления в магнитном поле; В'-{...) - вектор поляризации фона, также преобразованный с учетом магнитного поля.из вектора В);

... - геометрические и кинематические параметры первого рассеяния.

Поскольку основным источником фоновых событий является квазиупругое рассеяние 7Г-мезонов на неполяризованных сложных ядрах мишени, величина В принималась совпадающей с нормальной поляризацией протонов в реакции упругого 7г+р рассеяния: = • пц.

При задании различных начальных параметров численной максимизации вероятности Ш обнаруживаются два ее различных максимума, соответствующих значениям параметра противоположных знаков. Значения А и Р в этих максимумах совпадают глубоко в пределах статистических ошибок.

Глава 5. Результаты эксперимента.

В главе обсуждаются результаты измерения поляризационных параметров, источники и величины возможных систематических погрешностей, производится сравнение полученных данных с предсказаниями парциально-волновых анализов и данными других работ, описывается методика коррекции ПВА с использованием формализма траекторий нулей поперечных амплитуд, ее реализация и результаты коррекции по наблюдаемым величинам, а также приводятся полюсные параметры резонансов, извлеченные из скорректированных решений фазовых анализов в сравнении с параметрами, полученными тем же методом из исходных вариантов решений и. данными авторов анализов.

В течение эксперимента было зарегистрировано ок. 5 • 105 событий срабатывания установки. Из них было отобрано 5562 событий упругого рассеяния 7г+-мезонов на протонах для вычислений поляризационных параметров. Результаты вычислений представлены в табл. 1 (приведены только статистические погрешности):

СОЭ Ост Событ. А Р |М|

-0.604 127.2° 2842 -0.14 ±0.20 0.52 ±0.10 0.84 ± 0.07

-0.675 132.5° 2720 -0.58 ± 0.20 0.47 ±0.11 0.67 ± 0.19

Габл. 1. Результаты измерения поляризационных параметров в упругом тг+/ъвзапмодействии при р = 1.43 ГэВ/с.

р = 1.43 ГэВ/с в зависимости от угла рассеяния в упругом 7г+//-рассеянии.

Данные по параметрам поворота спина А, |М| получены впервые в области промежуточных энергий при импульсах налетающих пионов выше 750 МэВ/с. Из рис. 10 видно, что измерения настоящего эксперимента хорошо-совпадают с предсказаниями решения БМЭО, в то время как расхождения с данными "классических" анализов СМВ и КН80 находятся за пределами трех статистических ошибок. Характер угловой зависимости кривой 8М90 также подтверждается экспериментально. Результаты по параметру К практически не противоречат предсказаниям всех парциально-волновых анализов, если приписать измеренной величине положительный знак.

Произведенные измерения параметров поворота спина подтверждают правильность выбора ветви решения в рассматриваемой энергетической области фазовым анализом вМ90 (и последующими анализами группы УР1), в то время как противоречащее полученным данным поведение более ранних анализов СМВ и КН80 является непосредственным проявлением дискретной неоднозначности типа Барелле.

Основными источниками систематических погрешностей при измерении параметра А являются:

1. Ложные аппаратурные асимметрии, обусловленные систематическими ошибками в определении угла второго рассеяния и/или неравномерностью эффективности по объему поляриметра. С помощью рассмотрения идеального эксперимента по измерению А показано, что такую погрешность можно полностью исключить, если обеспечить сбалансированность статистического материала в соответствии с формулой: М+/Рг+ = АГ~/|Р(~|, где Лг+. ЛГ~ - числа событий, а Р(+, |Р4~| величины поляризации мишени при ее противоположных направлениях.

2. Неточности используемой анализирующей способности углерода Арс, обусловленные как погрешностями параметризации, так и ошибками в

определении углов п энергии в точке второго рассеяния. Слабая зависимость Арс от кинематических переменных позволяет оценить возможный вклад этой погрешности величиной 8 %.

3. Погрешность определения поляризации мишени (не более 2 %).

4. Разбавление наблюдаемой величины за счет ошибок определения азимутального угла второго рассеяния (пренебрежимо мало).

5. Неопределенность доли фоновых событий (формула (18)), а также модельный характер предположения о направлении и величине фоновой поляризации В. Для оценки влияния этих факторов на результаты по поляризационным параметрам повторялись их вычисления в предположении заведомо завышенного (/? = 0.4) и заниженного ((3 — 0.2) фона, а также в предположении отсутствия нормальной поляризации фоновых событий; при этом отклонения параметров не превысили 1/3 величины статистической погрешности.

При вычислении нормальной поляризации Р отсутствует компенсация систематической погрешности за счет смены знака поляризации мишени, а эшибкп ее измерения и параметризации Арс оказывают такое же влия-зие, как в случае параметра А. Сравнение полученных для Р результатов 'рис. 11) с предсказаниями фазовых анализов и данными других работ (по-тученных другими методами) свидетельствует о малой величине ложных асимметрий и отсутствии существенной систематики в связи с погрешностью анализирующей способности.

5ис. 11. Асимметрия Р при импульсе налетающего 7г-мезона р = 1.43 ГэВ/с I зависимости от угла рассеяния в упругом я"+;)-рассеяннн.

Ветвь решения фазовых анализов в рассматриваемой области кинемати-[еских переменных определяется расположением траектории нуля попереч-гой амплитуды в области углов вблизи —140° вне или внутри единичной наружности (рис. 1,2). Выполненные измерения параметров поворота спина,

подтверждая правильность выбора ветви решения анализом SM90, позволяют утверждать, что точка на указанной траектории, соответствующая импульсу 1.43 ГэВ/с, должна находиться внутри единичной окружности, вместе со всем прилегающим участком этой траектории между ближайшими критическими точками, как это имеет место для ПВA SM90.

Естественным методом коррекции существующих парциально-волновых анализов в подобной ситуации является бареллетовское сопряжение (т.е. отражение относительно единичной окружности) соответствующего участка траектории таким образом, чтобы согласовать положение точки, в которой произведены измерения параметров поворота спина. В соответствии со свойством преобразования Барелле сохранять дифференциальное сечение и асимметрию, такая коррекция не нарушает согласия ПВА с ранее полученными данными, поскольку измерений параметров поворота спина в рассматриваемой энергетической области до настоящей работы не производилось.

Для реализации такой коррекции была создана программа NULLS использующая в качестве входных данных наборы фаз и параметров неупругости (Sf, ijf), полученные из программы представления результатов фазовых анализов SAID. Удобная интерактивная процедура обеспечивает бареллетовское сопряжение траекторий. Графическое представление наблюдаемых, спиновых и парциальных амплитуд и траекторий нулей поперечных амплитуд до и после преобразования дает возможность эффективно анализировать области неоднозначностей фазовых анализов и оценивать результаты коррекции. Процедура фитирования парциальных амплитуд позволяет оценивать полюсные параметры резонансов.

Рассмотренная коррекция была применена к "классическим" фазовым анализам СМВ и КН80, а исходя из скорректированного положения кор-

Рис. 12. Результаты коррекции парциально-волновых анализов для параметра вращения спина А при импульсе р = 1.43 ГэВ/с в зависимости от угла рассеяния.

ней, восстановлены спиновые и парциальные амплитуды и наблюдаемые. Результаты коррекции для угловой зависимости параметра А представлены на рис. 12. Превосходное согласие всех решений после коррекции является хорошим доказательством верности гипотезы о дискретном характере их исходных расхождений, связанных с неоднозначностями типа Барелле.

В соответствии с тем, что коррекция производится в весьма широком интервале начальных импульсов (980 4- 1760 МэВ/с и 800 -г 2100 МэВ/с, соответственно для СМВ и КН80), можно ожидать улучшения согласия рассматриваемых анализов во всей энергетической области коррекции, что хорошо подтверждается рис. 13.

< о.в 0.6 0.4 0.2 о -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1

----------

é* .

»' ••lilllltl

i I« ■ «■ I . i ■ ■ I .. ■ ■ t, . . . I « ■. ■ I . . .. t.. i «t . ■ ■ ■ I ■ .

......... CM8

CMBCorr. кнео

KHS0 Con-. SM90

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

Pi.MeV/c

Spin Rototíon Paromeler A(pJ in n*p elastic at 0—=130"

Рис. 13. Результаты коррекции парциально-волновых анализов для параметра вращения спина А в зависимости от импульса налетающего тг+-мезона для угла рассеяния 0гт = 130°.

По результатам коррекции парциально-волновых анализов было произведено исследование полученных парциальных амплитуд с точки зрения проявления резонансного поведения в области инвариантных масс 7г+Лг-системы вблизи 1.9 ГэВ/с и численно определены полюсные характеристики обнаруженных резонансов. Для проведения сопоставимого сравнения параметры резонансов были определены также из оригинальных решений указанных анализов и из решений БМЭО и ЭМ95 группы УР1.

Для определения полюсных параметров резонансов использовалось фити= рованне диаграмм Аргана для парциальных амплитуд формулой (9) Брейта-Вигнера методом минимизации \ с подгонкой 6 или 8 действительных параметров при описании фона постоянной или линейно изменяющейся функцией энергии. При этом, соответственно, величина определялась формулами:

1

X'cnst = (N - 6)с2 ^

DpeJyJ

х™г (л' - 8)с2 |

где И = т]/2 - радиус резонансной окружности на диаграмме Аргана, В\ и Длг - фон на нижней и верхней границах диапазона фитирования, N - число точек, попавших в диапазон фита, е = 0.003 - условная величина ошибки, приписанная данным фазового анализа, поскольку величины погрешностей парциальных амплитуд обычно не приводятся их авторами. При таком подходе величина х2 и скоррелированные с ней ошибки параметров отдельных фитов, полученные из метода минимизации, носят условный характер, позволяя лишь сравнивать качество фитирования в пределах данной парциальной волны выбранного решения.

Для исследования устойчивости фитирования данной парциальной амплитуды и оценки погрешностей параметров в выбранном энергетическом интервале производилось, как правило, четыре различных фита: во всем массовом интервале, выбранном для определения характеристик, и в интервалах, уменьшенных с каждой из сторон и с обеих сторон одновременно на величину, приблизительно равную 1/5 ширины резонанса. В случаях особо большого разброса точек применялось сглаживание парциальной амплитуды. Далее, выполнялось усреднение полученных параметров с учетом их погрешностей, полученных из метода минимизации. Ошибки параметров, полученные при таком усреднении, имеют уже непосредственное отношение к устойчивости фита и приобретают, таким образом, абсолютный характер. В большинстве случаев описанная последовательность действий повторялась для обоих предположений о зависимости фона от энергии. Всего для различных анализов было обработано ок. 350 отдельных фитов.

Визуальный контроль за качеством фитирования происходил одновременно по диаграмме Аргана, графикам действительной и мнимой частей амплитуды от энергии, а также энергетическим зависимостям ее модуля и модуля скорости ее изменения.

Необходимость введения зависящей от энергии фоновой амплитуды вызвана явной нехваткой параметров фита с постоянным фоном для корректного описания большинства рассматриваемых резонансов, поскольку многие из парциальных амплитуд, например р33, £31, ¿>33, имеют сильные резонансные проявления при более низких энергиях в первой резонансной области, влияние которых заметно распространяется и на рассматриваемый энергетический интервал, приводя к существенному изменению нерезонансной части амплитуды даже внутри относительно узкого диапазона фитирования. Простейшее и наиболее естественное в данных условиях предположение о линейной зависимости фоновой части амплитуды от энергии, увеличивающее число параметров фита на два, позволяет удовлетворительно описать все характерные особенности поведения парциальных амплитуд.

На рис. 14 приведен пример сравнения полученных основных полюсных характеристик резонанса /<37(1950)**** с данными оригинальных работ, а

р , дге""

В1 + ~ Ех) + М - /Г/2 - Е; - ^ М

F37 Moss F37 Width F37 Г„/Г

ссмв-смв- RCMB-

л -о- о •о- А А

HPN93-КН80-RKH80- о D ■О--О ▲ Д А

ASM90-SM90- 0 о □ □ д А

ASM95-SM95- о о а а А А

MEAN-RMEAN- о .. I -о

1875 1890 1905 240 270 300 0.3 0.4 0.5

>ис. 14. Массы, ширины и упругости для /з7(1950)**** резонанса. Обо-;начения ССМВ, СМВ и RCMB соответствуют параметрам оригинальной »аботы СМВ и параметрам, определенным в настоящей работе по данным iToro анализа до и после коррекции. Аналогичные обозначения приняты и (ля других рассматриваемых решений, a MEAN и RMEAN - для результатов усреднения исходных и скорректированных параметров.

Рис. 15. Диаграммы Аргана для резонанса F37(1950)**+*.

рис. 15 дает возможность сравнить диаграммы Аргана для этой парциальной амплитуды. Для оценки влияния коррекции на разброс основных характеристик резонансов по результатам их определения из различных фазовых анализов вычислены средние величины параметров до и после коррекции и оценены их погрешности. В данном случае, в результате коррекции параметры резонанса изменяются слабо, а взаимное согласие анализов улучшается. Аналогичные характеристики были вычислены и проанализированы для семи основных Д-резонансов с массами вблизи 1.9 ГэВ. По каждому резонансу приводятся численные значения полученных параметров, краткое обсуждение особенностей поведения парциальной амплитуды в рассматриваемых решениях ПВА, а также сравнение данных различных работ и влияние произведенной коррекции.

Полученные результаты по полюсным параметрам не находятся в явном противоречии с простейшими предположениями кварковых моделей, описывающими резонансные состояния второй резонансной области как двухкван-товое возбуждение трехкварковой системы. Такая система должна иметь положительную четность, так что резонансные проявления в 5- и /^-волнах должны быть подавлены, а сигналы резонансов следует искать вРи/1 парциальных амплитудах. Действительно, среди рассматриваемого набора резонансов именно -Р37 и /<35 имеют наиболее яркое выражение, причем /"37 только набирает силу в результате коррекции. Далее следуют Р31 и р33, у которых существенно уменьшается упругость лишь при коррекции СМВ при сохранении выраженного резонансного характера. Резонансы с отрицательной четностью по результатам данной работы, в особенности послс коррекции, имеют упругость 0.1, £>33 вообще исчезает, а в 5з1 амплитуде отсутствует резонансное поведение в анализах УР1.

В качестве гипотезы, можно выдвинуть следующее высказывание: учитывая, что, например, при бареллетовском сопряжении, которое эквивалентно некоторому изменению относительной фазы между поперечными амплитудами все парциальные амплитуды перемешиваются между собой, можне предположить, что слабые резонансные проявления в волнах с отрицательной четностью обязаны своим существованием именно такому перемешиванию, которое вполне может иметь место, если относительная фаза поперечных амплитуд плохо определена имеющимися экспериментальными данными, а в смежных парциальных амплитудах наличествует сильный резонанс. С другой стороны, правда, имеются данные о проявлениях £>35 и 5з1 резонансов в неупругих каналах.

Заключение.

в заключении подводятся итоги проделанной работы, перечисляются основные результаты и следующие из них физические выв оды.

Приложения.

В приложениях приводятся для справки некоторые свойства следов матриц Паули и детальный вывод формул преобразования парциальных амплитуд при сопряжении Барсллс.

3. Основные результаты диссертации.

> Создана экспериментальная установка СПИН-ЛМ с поляризованной протонной мишенью с горизонтальной ориентацией спина и углеродным поляриметром для анализа поляризации в конечном состоянии. Установка оптимизирована для измерений параметров вращения спина при промежуточных энергиях.

> Впервые в резонансной области энергий измерены параметры вращения спина А и |М| в упругом пион-нуклонном рассеянии при начальных импульсах выше 750 МэВ/с. Такие данные, необходимые для реализации "полного опыта", позволяют исключить дискретные неоднозначности, присущие парциально-волновым анализам в их отсутствии.

> Полученные результаты по параметру вращения А находятся в полном согласии с предсказаниями ПВА ЭМЭО и 8М95 группы УР1, и в явном противоречии с данными более ранних анализов СМВ и КН80. Величина параметра К не противоречит всем рассматриваемым решениям, если приписать ей положительный знак. Параметр нормальной поляризации Р совпадает в пределах ошибок с измерениями других работ.

> Развитый метод исследования особенностей фазовых анализов по траекториям нулей поперечных амплитуд позволяет объяснить существовавшее противоречие как проявление дискретных неоднозначностей типа Барелле при выборе ветви решения "классическими" ПВА и отдать предпочтение выбору УР1.

> Предложенная методика коррекции анализов путем бареллетовского сопряжения участков траекторий, отвечающих за поведение наблюдаемых в кинематическом интервале измерений, приводит, в основном, к устранению разногласий рассматриваемых ПВА в широком энергетическом диапазоне (800 -г 1600 ГэВ/с).

> Дальнейшее развитие этого метода позволило восстановить парциальные амплитуды из скорректированных решений и выполнить оценки полюсных параметров семи I = 3/2 резонансов с массами вблизи 1.9 ГэВ.

£> Полученный материал позволяет констатировать сближение после коррекции энергетического поведения парциальных амплитуд анализов СМВ и КН80 с решениями ЛГР1, причем, скорее проявляется тенденция к сближению с ПВА вМЭО.

> Влияние коррекции на полюсные параметры резонансов можно обобщить следующим образом:

- параметры хорошо установленных резонансов (/з7(1950)****, £35(1905)****. Рз1(1910)****), в особенности с большой упругостью, изменяются несильно;

— уже для ***-резонансов изменения параметров велики и неоднородны, что свидетельствует о плохой определенности величин их

парциальных амплитуд в анализах СМВ и КН80;

— в большинстве случаев (кроме F37(1950)) наблюдается уменьшение упругости;

- и без того слабые проявления резонанса £зз(1940)*, видимого ранее лишь в решении СМВ, исчезают.

о Среди методических результатов следует отметить разработку пакета программ для работы "в линию" с установкой, обеспечивающего эффективный контроль процесса накопления данных и удобный пользовательский интерфейс, а также создание автономной системы считывания данных с поляриметра на основе дополнительного контроллера КАМАК и новых блоков сопряжения ТВ системы.

4. Публикации.

[1] I.G. Alekseev et al. Influence of Spin Rotation Measurements on Partial Wave Analyses of Elastic Pion-Nucleon Scattering. // Phys. Rev., v. C55, p. 2049-2053 (1997).

Также: nucl-th/9608043, (1996).

[2] I.G. Alekseev et al. Measurement of Spin Rotation Parameter A+ in 7r+p Elastic Scattering. Talk at XXXIIIITEP School of Physics, Moscow, 1995. // Опубликовано: Surveys in High Energy Physics, v. 9, p. 307-314 (1996).

[3] V.S. Bekrenev et al. The Experiment for Measurement of the R and A Spin Rotation Parameters in Elastic к~р Scattering in Momentum Range 1.4 -r 2.1 GeV/c. // Proc. of III Workshop on High Energy Spin Physics. p. 215-220, Protvino, 1990.

[4] V.V. Abaev et al. The Measurement of the Spin Rotation Parameters R and A in up Elastic Scattering in the Region (1 4- 2) GeV/c. Motivation and Experiment Status. // Proc. of IV Workshop on High Energy Spin Physics. p. 317-320, Protvino, 1992.

[5] I.G. Alekseev et al. Measurements of Spin-Dependent Observables in the Two-Body and Quasi-Two-Body Interactions at the ITEP Accelerator. // Proc. of VI Workshop on High Energy Spin Physics, p. 80-99, Protvino 1996.

[6] V.V. Abaev et al. Measurements of the Spin Rotation Parameters A and Б in the Elastic Pion-Proton Scattering in the Resonance Region. // Proc. oJ VI Workshop on High Energy Spin Physics, p. 100-112, Protvino, 1996.

[7] Yu.A. Beloglazov et al. Polarimeter for Protons with Energies 0.4 4-1.6 Gel-on the Base of the Spark Chambers with Automatic Television Date Aquisition. // Proc. of VI Workshop on High Energy Spin Physics, p. 203206, Protvino, 1996.

[8] V.V. Sumachev et al. The Spin Rotation Parameters A and Л as a Test of 7riV Partial Wave Analysis in the First and Second Resonance Regions (0.45 4-1.9 GeV). // Proc. of VII Workshop on High Energy Spin Physics, p. 283, Dubna, 1998.

[9] I.G. Alekseev et al. Analisys of the Baryon Spectrum near 1.9 GeV. // Proc. of VII Workshop on High Energy Spin Physics, p. 278, Dubna, 1998.

10] V.V. Abaev et al. Test of pi-p Phase Shift Analysis in the Second Resonance Region by Means of Measurements of Spin Rotational Parameters A and R. Talk at the 6th Int. Symp. on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleón, Blaubeuren/Tubingen, 1995. // Опубликовано: л-N Newsletter, v. 10, p. 138-140 (1995).

LI] V.P. Kanavets et al. Measurement of Spin Rotation Parameters at ITEP Accelerator and Analysis of the Baryon Spectrum near *fs — 1.9 GeV. // Proc. of the 14th Int. Conference on Particles and Nuclei, p. 545-546, Virginia, 1996.

L2] V.P. Kanavets et al. Measurements of Spin Rotation Parameters at ITEP Accelerator and Analysis of the Baryon Spectrum near y/s = 1.9 GeV. // Proc. of the 12th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, p. 797-799, Amsterdam, 1996.

13] I.G. Alekseev et al. Optimum Multi-Plate Carbon Polarimeters for Protons in the Energy Range 0.1 -f- 0.4 and 0.4 4- 1.6 GeV. // Proc. of the 12th Int. Symposium on High Energy Spin Physics, p. 828-829, Amsterdam, 1996.

4] B.B. Абаев и др. Проект эксперимента по измерению параметров вращения спина R и А ь упругом яр рассеянии в области энергий (1000 42000) МэВ. И Препринт ИТЭФ 34, Москва, 1990.

.5] В.В. Сумачев и др. Измерение параметра вращения спина А+ в упругом 7г+р рассеянии при импульсе пучка 1.43 ГэВ/с. // Препринт СПИЯФ 1992-NP-50, Гатчина, 1994.

6] Н.А. Бажанов и др. Установка для измерения параметров вращения спина А и R в упругом пион-протонном рассеянии "СПИН-JIM". // Препринт ИТЭФ 52-94, Москва, 1994.

7] I.G. Alekseev et al. Measurement of the Spin Rotation Parameter A+ in the Elastic Scattering of Positive Pions on a Longitudinally-Polarized Proton Target in the Second Resonance Region. // Phys. Lett., v. B351, p. 585-590 (1995).

8] B.B. Сумачев и др. Измерение параметра вращения спина А+ в упругом 7Г+р рассеянии при 1.43 ГэВ/с. // Яд. физ., т. 58, с. 1635-1641 (1995).

9] V.V. Abaev et al. Measurement of the Spin Rotation Parameter A and R in z^p Elastic Scattering in the Momentum Range 1.4 4- 2.1 GeV/с. // PNPI Research Report 1994, p. 20-24, Gatchina, 1995.