Изучение К+К-По-системы, образованной в реакциях перезарядки при энергии 33 ГэВ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТМЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ К+Ктт - СИСТЕМЫ, ОБРАЗОВАННОЙ В

РЕАКЦИЯХ ПЕРЕЗАРЯДКИ.

1.1. Поиск экзотических состояний в системе 4>гг

1.2. Изучение скалярных мезонов.

1.3. "Аксиология" - изучение образования аксиальных ДЦ285) и Е(1420) - мезонов.

1.4. Поиск электромагнитных распадов аксиальных и тензорных мезонов.

Глава П. ПОСТАНОВКА. ЭКСПЕРИМЕНТА НА УСТАНОВКЕ "ЛЕПТОН-Ш"

2.1. Общее описание установки.

2.2. Пучок.

2.3. Мишень.

2.4. Черенковский счетчик С^.

2.5. Магнитный спектрометр вторичных частиц.

2.6. Гамма-спектрометр ГАМС-200 и активный конвертор.

2.7. Организация триггера.

2.8. Система сбора данных и "on line " контроля установки.'.

2.9. Проведение измерений.

Глава Ш. СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА УСТАНОВКЕ

ЛЕПТОН-Ш".

3.1. Первичная обработка лент с установки.

3.2. Анализ информации от трековых детекторов установки "ЛЕПТОН-Ф".

3.2.1. Вспомогательные процедуры.

3.2.1.1. Преобразование исходной информации от трековых детекторов.

3.2.1.2. Геометрическая привязка трековых детекторов.

3.2,2. Реконструкция треков в магнитном спектрометре.

3.2.2.1. Модель трека.

3.2.2.2. Построение коридоров.

3.2.2.3. Сшивка в пространстве.

3.2.2.4. Общая схема поиска треков.

3.2.2.5. Поиск "лишних" треков.

3.2.2.6. Отладка алгоритма реконструкции.

3.3. Обработка данных от гамма-спектрометра.

3.3.1. Вычитание пьедесталов.

3.3.2. Мюонная калибровка.

3.3.3. Электронная калибровка.

3.3.4. Использование реакций перезарядки.

3.3.5. Учет активного конвертора.

3.3.6. Измерение координат квантов.

3.3.7. Алгоритм поиска ливней.

3.4. Расчет эффективности установки.

3.4.1. Моделирование реакции перезарядки.

3.4.2. Моделирование трехчастичных распадов мезонов, дифференциальные вероятности распадов г| —Р+Р к цj-MV° >D(E)-4>* ,D(E)~KKTT°

3.4.3. Моделирование процесса многократного рассеяния.

Глава 1У. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

4.1. Исследование ФтТ° - системы, образованной в реакциях перезарядки.

4.2. Исследование распада D —KK'rf .Ill

ЗАКЛЮЧЕН®.

Интерес к исследованию 1С 1С ft -системы, образованной в реакциях перезарядки, связан прежде всего с возможностями поиска в ней новых состояний или дальнейшего изучения свойств уже известных частиц. Реакции перезарядки используются при этом как источники мезонов, обеспечивающие хорошие фоновые условия и удобные с точки зрения нормировки. фА0 система ( j>-*-P+IC ) является особенно привлекательной для поиска новых состояний с необычными свойствами. Это впервые было показано в работе ^ и связано с тем, что

0 - состояние имеет изотопический спин, равный единице, и "скрытую" странность. Обычные двухкварковые мезоны не могут одновременно обладать двумя этими свойствами и, следовательно, слабо связаны с этой системой. Большие относительные вероятности распада экзотических частиц в <f)tf предсказывались в дальнейшем в ряде работ /^-З/^ g работе ^ было отмечено, что процессы, идущие с нарушением правила Окубо-Цвейга-Иизуки, и, в частности, большой класс реакций перезарядок обеспечивают хорошие условия для наблюдения в них экзотических состояний, содержащих глюоны. Эта идея была затем использована для поиска "глюболов" в системе ff ^.

Экспериментальные данные по изучению спектра <fjtf°-системы до нашей работы практически отсутствовали. Это связано с трудностями выделения <f>fl° из фона и малыми сечениями образования в большинстве процессов (так пока имеются лишь верхние пределы на сечение образования <j>{f в е+е~ - соударениях Таким образом, наша работа в этом направлении является одной из первых.

Большой интерес для современной теории представляет изучение свойств аксиальных мезонов Д(1285) и Е(1420), которые имеют заметную относительную вероятность распада"в Vldfi . Особенно интересным является изучение распада , которое позволяет получить информацию о свойствах скалярного мезона

• В работах показано, что распад идет, в основном, по схеме: Д—, . Поэтому изучение дифференциального спектра распада по массе каонной пары дает информацию о пропагаторе £ , которая чрезвычайно интересна, так как ожидается 9 что VgC?) не описывается простой формулой Брейта-Вигнера.

До нашей работы данные о основывались на работах с малой статистической обеспеченностью АО-11/^

В основу настоящей диссертации положены результаты экспериментов, выполненных в 1980 - 1983 г.г. в ШВЭ на спектрометре "ЛЕПТОН-Ф". Эксперименты проводились на пучке отрицательных частиц с энергией 33 ГэВ.

Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование jp^b'ft0 -системы, образованной в реакциях перезарядки в ^ 1С - пучке при энергии 33 ГэВ, сравнение полученных данных с результатами других работ и теоретическими моделями.

Научная новизна состоит в том, что впервые получены данные об образовании <р|Г°- системы, о дифференциальном спектре распада Д(Х285)—1»- JfT fCjr . Наиболее важным новым результатом является наблюдение структуры С(1430) в спектре масс $ft0- системы, которая является кандидатом в экзотическое состояние.

Практическая ценность работы состоит прежде всего в том, что ее результаты служат дальнейшему уточнению наших представлений о свойствах элементарных частиц. Кроме того, в ходе выполнения работы разработаны специализированные электронные блоки, расширяющие возможности выработки быстрого триггера на установке "ЛЕПТОН", создана система обработки экспериментальных данных от раскодировки лент с исходной информацией до получения физических результатов. Разработанные алгоритмы, в частности, алгоритм "побинной фильтрации", применявшийся для выделения — системы, могут быть использованы при проведении других исследований. Независимый интерес представляют также полученные в ходе обработки формулы для дифференциальных спектров распадов ^ cj-*-£/ft~tf0 * flO^^!&!it\ ty * а также изучение возможностей поиска экзотических состояний на ускорителях высоких энергий.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Первая глава носит обзорный характер. В ней рассмотрены основные модели, предсказывающие существование экзотических состояний, проанализированы теоретические представления о свойствах скалярных и аксиальных мезонов. Обсуждаются также существующие экспериментальные данные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении сформулируем кратко основные результаты.

1. Проанализирована программа экспериментальных исследований

-1--О

ICVtf - системы, образованной в реакциях перезарядки и возможности установки "ЛЕПТОН" для ее реализации. Предложена новая модификация установки "ЛЕПТОН" - "ЛЕПТОН-Ф". Проведена оптимизация параметров установки и выбраны оптимальные условия проведения эксперимента.

2. Разработаны специализированные электронные блоки, которые существенно расширили возможности выработки быстрого триггера, необходимого для запуска аппаратуры установки.

3. Создана система обработки экспериментальных данных установки "ДЕПТОН-Ф". Она включает в себя программы раскодировки и преобразования исходной информации, программы обработки данных от трековых детекторов установки и от гамма-спектрометра, а также программы, позволяющие проводить расчеты эффективности установки. В ходе обработки разработаны алгоритмы, позволившие выде

•(- — О I О лить в спектре JCfCft малый сигнал от образования fff - системы, а также получены необходимые для расчета эффективности формулы, описывающие дифференциальные спектры ряда трехчастичных распадов.

4. Впервые получены данные об образовании системы в реакциях перезарядки в пучках Tf и V - мезонов. В спектре масс

- системы обнаружена структура С(1430), которая является кандидатом в экзотическое состояние,'состоящее из четырех квнр-ков, или двух кварков и глюона. — о

5. Проведено изучение распада Д1С1Г . Получен дифференциальный спектр распада по массе каонной пары, со статистикой на порядок превышающей ранее существовавшую. Доказана возможность получения из анализа этого спектра информации о свойствах скалярного мезона</(980). В ходе анализа получены сведения о пропагаторе -мезона. Выяснено, что он не описывается простой формулой Брейта-Вигнера. Оказалось, что "эффективная" ширина резонанса в точке = I ГэВ/с^ ^ 180 МэВ/с^, что снимает проблему "загадочной" узости с) -мезона.

Эксперименты, положенные в основу диссертации, выполнены совместно с С.И.Битюковым, В.А.Викторовым, Н.К.Вишневским, С.В.Головкиным, М.В.Грицуком, В.А.Дорофеевым, Р.И.Джелядиным, А.М.Зайцевым, А.С.Константиновым, В.Ф.Константиновым, В.П.Куба-ровским, А.В.Куликом, В.Ш.Куршецовым, Л.Г.Ландсбергом, В.В.Лапиным, В.А.Мухиным, Ю.Б.Новожиловым, Ю.Д.Прокошкиным, В.И.Соля-ником. Автор благодарен им за плодотворную совместную работу в течение многих лет.

Я глубоко признателен своему научному руководителю - доктору физико-математических наук Зайцеву Александру Михайловичу и руководителю экспериментальной программы на установке "ЛЕПТОН-ш" профессору Ландсбергу Леониду Григорьевичу за научное руководство и формирование моего научного мировоззрения.

Я благодарен члену-корреспонденту АН СССР Ю.Д.Прокошкину за поддержку в работе.

1. Close F.E., Lipkin H.J., Phys. Rev. Lett. £1, 1263 (1978).

2. Chanowitz M.S., Sharpe S.R. Preprint LBL-16489, 1983.

3. Баринов И.Ю. и да., Я®, 29, 1357 (1979).

4. Etkin A. et al., Phys. Rev. Lett. 49, 1620 (1982).

5. Lindehbaum S.J. Rapporteur's talk at the International Europhy-sics Co.nference on High Energy Physics, Brighton, 1983.

6. Cordier A. et al., Phys. Lett., 113B, 93 (1982).

7. Achasov 1T.N., Devianin S.A., Shestakov G.N. Phys. Lett. 88B, 367 (1979), ЯФ, 32, 1098 (1980).

8. Tornqvist П.А. Uucl. Phys. B203, 268 (1982).

9. Platte* S., Phys. Lett. 63B, 224; 228 (1976).

10. Gay J.B. et al., Phys. Lett. 63B, 220 (1976).

11. Corden M.J. et al., Nucl. Phys. B144, 253 (1978).

12. Высоцкий I/I.И., Кекелидзе В.Д., Любимов А.Л., Образцов В.Ф. pi др., "Материалы второго рабочего совещания по физическим исследованиям на УНК ШВЭ", Протвино, 1982.

13. Д-;елядин Р.И., Дорофеев В.А., Кубаровсшш В.П., Образцов В.у. , Препринт МуВЭ 84-70, Серпухов, 1984.

14. Образцов В.у. Препринт ШВЭ 79-115, Серпухов, 1979.

15. Кубаровсшш В.II., Образцов В.<5., Препринт ЖФЭ 84-53, Серпухов, 1984.

16. Бзтюков С.И., Викторов В.А., Вишневский Н.К., Головкин С.В., Грицук LI.B., Дледядин Р.И., Дорофеев В.А., Зайцев A.LI., Константинов А.С., Константинов B.Q., Кубаровсшш В.П.,

17. Кулик А.В., Кулявцев А.И., Куршецов В.Ф., Лаццсберг Л.Г., Лапин В.В., Мухин В.А., Ново;шлов 10.Б., Образцов В.О. и да., Препринт ЖВЭ 83-109, Серпухов, 1983, Я«, 38, 1205 (1983).

18. Блтюков С.И., Викторов В.А., Головкин С.В., Грицук М.В.,

19. CERN Preprint, Ref. TH; 3327, 1982.

20. Novikov V. et al., Nucl. Phys. B165, 55 (1980), B165, 67 (1980).

21. Balitzky J.J. et al., Phys. Lett. 112B, 71 (1982).

22. Atkinson M. et al., Preprint се1ш-ЕР/83-80, 1983.

23. Roos M., Porter F. et al., Phys. Lett. 111B, 1 (1982).

24. Shifman M. et al., Phys. Rev. Lett. 42, 297 (1979).

25. Jaffe R.L. Phys. Rev. D15, 267; 281 (1977).

26. Zhithitsky A.R., Zhithitsky i.e. Preprint 82-65, Novosibirsk,19£

27. Jaffe R.L., Low F.E. Phys. Rev. D1J9, 2105 (1979).

28. Tornqvist N.A. Preprint Ш-ТРТ-83-31, 1983.

29. Montanet L. Preprint СЕШ/ЕР/82-69, 1982.

30. Baillon P., et al., Nuovo Cim. 50A, 393 (1967).

31. Evangelista C. et al., Nucl. Phys. B178t 197 (1981).

32. Dionisi C. et al. Preprint CERN/EP/80-1, 1980.

33. Sharre D.L. et al., Phys. Rev, Lett. 329 (1980).

34. Geshkehbein B.V., Ioffe B.L. Nucl. Phys. B166, 340 (1980).

35. Field J.H. Rapporteur's talk at the International Europhysics Conference on High Energy Physics, Brighton, 1983*

36. Alexander G. et al., Phys. Rev. Lett. 1£, 412 (1966). Анисович В.В., Шехтер В.Н., ЯШ, 18, 973 (1977). ОкиЪо Б., Jagannathan К. Phys. Rev. D1£, 177 (1977).

37. Apel W.D. et al., Preprint CERN/EP/79-14, 1979»

38. Ayres D.S. Phys. Rev. Lett. £2, 1463 (1975).

39. Berger E.L. Phys. Lett. 62B, 303 (1976).

40. Динейхан M., Ефимов Г.В., Соломонович М.М. Препринт Дубна Р2-82-359, 1982.

41. Волков М.К. Препринт Дубна, P2-83-70I, 1983.

42. ВаЪсоск J•, Rosner J.L. Phys. Rev. D14, 1286 (1976).

43. Битюков С.И. и др. Препринт ИФВЭ 84- , Серпухов, 1984.

44. Бушнин Ю.Б. и др. Препринт ИФВЭ 80-57, Серпухов, 1980.

45. Бушнин Ю.Б. и др. Препринт ИТЭФ-138, Серпухов, 1977.

46. Викторов В.А., Куршецов В.Ф. Препринт ИФВЭ 82-7, Серпухов, 1982.

47. Антипов Ю.М. и др. Препринт ИФВЭ 77-85, Серпухов, 1977.

48. Бушнин Ю.Б. и др. "Всесоюзное совещание по автоматизации научных исследований в ядерной физике", Алма-Ата, 212 (I978K

49. Бушнин Ю.Б. и др. ПТЭ 4, 59 (1975).

50. Binon Р. et al., Nucl. Instr. Meth., 188, 1263 (1981).

51. Бушнин Ю.Б. и др. Препринт ИФВЭ 79«37, Серпухов, 1979.

52. Зелепукин С.А. и др. Тезисы докладов Ш Всесоюзной конференции по мини-ЭВМ А/0 Видеотон, Рига, 1981.

53. Ермолин Ю.В. и др. Препринт ИФВЭ 84-25, Серпухов, 1984.

54. Lassalle J.G. et al., Preprint CERN/DD/80-8, 1980,

55. Goddard M»G« et al«, Proceedings of the International Wire Chamber Conference, Vienna, Austria, 1980.

56. Grote H., Zanella P. Preprint CERN/DD/80-11, 1980.

57. Grote H. Preprint CER1T-DD/81-01, 1981.

58. Eichinger H., Hegler.M. Preprint CERN/DD/81-06, 1981.

59. Аматуни Ц.А. и др. Препринт ИФВЭ 82-142, Серпухов, 1982. 60'. Джелядин Р.И. и др. Препринт ИФВЭ 79-114, Серпухов, 1979.

60. Braams B.J. CERN Computer R?ogram Library Х-5Ю, 1974.

61. Клименко С.В. и др. Препринт ИФВЭ 81-172, Серпухов, 1981.

62. Ежела В.В. и др. Препринт ИФВЭ 83-65, 83-66, Серпухов, 1983.

63. Close F., Proceedings of the International Europhysics Conference on High Energy Physics, Brighton, 1983»

64. Akopdjanov G.A. et al., Nucl. Instr. and Meth. 140, 441 (1976).

65. Davydov V.A. et al., Nucl. Instr. and Meth. 267 (1977).

66. Битюков G.H. и др. Препринт ИФВЭ 81-45, Серпухов, 1981.

67. Викторов В.А. и др. ЯФ, 32, 998 (1980), ЯФ, 32, 1005 (1980), Письма в ЖЭТФ, 33, 239 (1981). '

68. Росси В. "Частицы больших энергий", ГИТЛ, М., 1955.

69. James F., Roos М., МШЛТ, CERN Computer Center Program Library, D506, (1977).

70. Антипов Ю.М. и др. Препринт ИФВЭ 82-50, Серпухов, 1982. Phys. Lett., 110В, 326 (1982).

71. Appel W.D. et al., Preprint IHEP 77-38, Serpukhov, 1977; ЯФ, 27, 154 (1977).

72. Апель В.Д. и др. Препринт ИФВЭ 79-98, Серпухов, 1979.

73. Robert Т. Deck, Phys. Rev. Lett. 169 (1964). Brandenburg et al., Nucl. Phys., B16, 369 (1970).

74. Atkinson M. et al., Preprint CERN-EP/83-185, 1983.

75. Balam J. et al., Phys. Rev. Dj5, 2606 (1971). Cason N.M. et al., Nucl. Phys. B64, 14 (1973). Gessar et al., Nucl. Phys. B126, 382 (1977).

76. Антипов Ю.М. и др. Письма в 1ЭТФ, 38, 356 (1983).

77. Кайдалов А.Б. Первая школа физики ИТЭФ 2, 18 (1973).

78. Malhorta Р.К., Orava R., Zeitchrift fur Physik 0 1£,83 (1983).

79. Битюков С.И. и др. Препринт ИФВЭ 83-203, Серпухов, 1983.81. t'Hooft G., Nucl. Phys. В£2, 461 (1974).

80. Yeneziano G. Review talk at the 1978 Tokyo meeting.

81. Witten E. Nucl. Phys., B160, 37 (1979).

82. Сакураи Дж. Токи и мезоны. Атомиздат, 1972.

83. Бинон Ф. и др. Препринт ИФВЭ 83-84, Серпухов, 1983; ЯФ, 37, 934 (1983).