Изучение корреляций легких фрагментов в ион-ионных взаимодействиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Государственный научный центр РФ "Институт теоретической и экспериментальной физики"

На правах рукописи

Михайлов Константин Русланович

ИЗУЧЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИЙ ЛЕГКИХ ФРАГМЕНТОВ В ИОН-ИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ

01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва, 2004

Работа выполнена в Государственном научном центре РФ "Институт теоретической и экспериментальной физики", г. Москва

Научный руководитель:

доктор физ.-мат. наук Ставинский Алексей Валентинович, ИТЭФ, г.Москва

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук Кудрявцев Александр Евгеньевич, ИТЭФ, г.Москва

доктор физ.-мат. наук, профессор,

Никитин Владимир Алексеевич, ОИЯИ, г.Дубна

Ведущая организация: Московский инженерно-физический

институт, г. Москва

Защита состоится " 30"ноября 2004г. в 11 час. ООмин. на заседании Диссертационного совета Д.201.002.01 при ИТЭФ по адресу: 117218, Москва, Б.Черемушкинская ул., д. 25, в конференц-зале ИТЭФ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТЭФ.

Автореферат разослан 12 октября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.201.002.01 кандидат физ.-мат. наук

В.В. Васильев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

С увеличением энергий ускорителей и включением ионов в набор ускоряемых частиц возрастает доля процессов множественного рождения вторичных частиц среди изучаемых реакций. Практическая невозможность детального описания процессов множественного рождения стимулировала развитие инклюзивного подхода, при котором измеряются характеристики одной или нескольких вторичных частиц. В общепринятом виде (спектры и угловые распределения одной из вторичных частиц) инклюзивный подход дает лишь общее представление о механизме реакции и оставляет большую свободу для различных модельных интерпретаций. Поэтому актуально развитие инклюзивного подхода с включением в него корреляций. С этой точки зрения весьма перспективным оказался метод измерения пространственно-временных параметров взаимодействия путем измерения корреляционных функций при малых относительных скоростях вторичных частиц, предложенный Копыловым и Подгорецким. В данной работе метод модифицирован для изучения корреляций легких фрагментов, что актуально для измерения временных параметров взаимодействия ионов - одного из наименее изученных аспектов таких взаимодействий, требуемого для фиксации параметров существующих моделей.

Цели и задачи исследования

Исходя из изложенного выше были поставлены и решены следующие задачи:

1. Обеспечить методические возможности измерения корреляций различных пар частиц, включая нейтроны, одно- и двухзарядные изотопы ядерных фрагментов.

2. Провести измерения, проанализировать полученные данные и определить корреляционные функции различных пар вторичных частиц при энергии 77 МэВ на нуклон во взаимодействии 440Ат +58 N1

3. Применить новый подход к исследованию корреляций при малых относительных скоростях, основанный на сравнении корреляций изосимметричных пар р 4Не и п 4Не, й Не и й, р 3Не и п, п 3Не и р. Это связано с отсутствием теоретических разработок в этой области, которыми реально можно было бы воспользоваться.

4. Получить данные о пространственно-временных характеристиках изучаемого процесса.

Научная новизна и значимость работы

1. Получены качественно новые данные: не изученные ранее корреляции комбинаций нейтральных одно- и двухзарядных ядерных фрагментов.

2. Предложен качественно новый подход: сравн "^{¡з^одщщдодоод;

библиотека

3. Обнаружены качественно новые эффекты: деструктивные корреляции для пар пТ и р 3Не.

Практическая полезность

Разработан подход, основанный на сравнении корреляционных функций изосиммет-ричных пар, который может быть использован в ИТЭФ, BNL, GSI, ОИЯИ, GANIL и других исследовательских центрах при изучении пространственно-временных параметров ион-ионного взаимодействия и параметров, характеризующих взаимодействие частиц при малых относительных импульсах.

Полученные данные о времени протекания реакции могут быть использованы для фиксации параметров моделей ион-ионного взаимодействия при промежуточных энергиях.

На защиту выносятся:

1. Совместная идентификация нейтральных и заряженных частиц в рамках системы детекторов DEMON;

2. Оригинальный подход, позволяющий разделить различные вклады в корреляции;

3. Результаты измерения корреляционных функций, в частности:

а.) Обнаружение подобия корреляционных функций;

б.) Обнаружение эффекта деструктивных корреляций для и пар;

в.) Определение времени протекания процессов.

Апробация и публикации

Результаты, изложенные в настоящей работе, были представлены на рабочем совещании по эксперименту Е286 в Варшавском политехническом институте в 1999 году, на семинарах рабочей группы эксперимента Е286 в Варшаве в 2000 году; на семинарах ИТЭФ по ядерной физике в 2001 и 2002 годах; в докладе на XVI Международном Балдинском семинаре по проблемам физики высоких энергий в Дубне в 2002 году (XXVI International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems); на региональной конференции STAR (STAR regional meeting in Dubna) в Дубне, в ноябре 2003 года.

Основные результаты, полученные в ходе работы по настоящей диссертации, были опубликованы в 8 работах [1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 106 страниц текста, 33 рисунка, 12 таблиц и библиографию, включающую 109 наименований.

Краткое содержание диссертации

Первая глава диссертации посвящена статусу данных и метода до эксперимента, обоснованию постановки задачи. Рассмотрены вкратце экспериментальные результаты по корреляциям различных частиц. Приведен краткий обзор экспериментальных работ о корреляциях ядерных фрагментов, существовавших к началу эксперимента Е286. Конспективно описан теоретический подход описания корреляций частиц, основанный на модели независимых источников Копылова и Подгорецкого. Пояснено возможное применение предложенного метода исследования корреляций изотопсимметричных пар.

Вторая глава посвящена методике эксперимента Е286.

Эксперимент Е286 был выполнен на ускорительном комплексе GANIL (Франция) в июле 1998 года. В данном эксперименте ускоренные до энергии 77 МэВ/нуклон ядра налетали на мишень из ядер 58Ni. Толщина мишени была выбрана около 5 мг/см2, интенсивность пучка была около что позволяло исключить вклад случайных совпадений в установке и пренебречь эффектами потери энергии и многократного рассеяния в веществе мишени.

Цель работы (изучение области фрагментации ядра-снаряда в реакции при энергии 77 МэВ на нуклон) определяла геометрическую конфигурацию (рис.1) установки DEMON в эксперименте Е286. Компактное и трехслойное расположение моду-

Рис. 1: Геометрическая схема установки DEMON (вид сверху).

лей обеспечивало регистрацию частиц с малыми относительными импульсами порядка нескольких МэВ/с и позволяло уменьшить фоновый вклад от эффекта "кросс-токов". Эффект "кросс-токов" связан с тем, что нейтрон, будучи зарегистрированным в одном из детекторов, может перерассеяться и зарегистрироваться в соседнем детекторе. Тогда такое событие регистрируется как пара нейтронов с близкими импульсами и является фоновым.

Система из 63 модулей была размещена следующим образом. Основной блок из 45 модулей был собран для интерферометрии в области фрагментации ядра 40Аг. Частицы в этом блоке регистрировались под углами от 6° до 22° к оси пучка. Средний угол между соседними модулями составлял около 4°. Все модули этого блока были оснащены дополнительными SYREP-детекторами. Еще один блок, состоящий из 15 модулей детектора, для интерферометрии в области, близкой к фрагментации составного ядра, был расположен под углом около 60°. В данной работе экспериментальная информация, полученная от этого блока, не использовалась, т.к. его модули не были оснащены дополнительными детекторами SYREP. Еще три модуля для дополнительных инклюзивных измерений были расположены под углом 120°.

Основу модуля установки составляет сцинтилляционный детектор DEMON, в котором сцинтиллятором является органический жидкий сцинтиллятор NE213, залитый в алюминиевый цилиндр общим объемом 4 литра. Внутренний диаметр цилиндра составляет 16 см и его длина 20 см. Объем цилиндра просматривается быстрым фотоумножителем ХР4512В.

В эксперименте Е286 первоначально предполагалось использовать установку DEMON для нейтронной интерферометрии. По инициативе группы ИТЭФ программа эксперимента была расширена с регистрации только нейтронов до одновременной регистрации нейтронов, протонов, дейтронов, трития, ядер 3Яе и *Не.. Для этого было предложено убрать свинцовые фильтры и оснастить каждый модуль установки сцинтилляционным детектором SYREP, который был разработан в ИТЭФ. Для проверки способности разделения при регистрации протонов, дейтронов, трития, 3Не и 4Не детектором SYREP с тонким пластическим сцинтиллятором группой ИТЭФ была собрана установка и проведены испытания на ускорителе ИТЭФ с использованием минимально ионизирующих частиц , энергетические потери которых в веществе около

В эксперименте Е286 в качестве запускающего сигнала (триггера) было выбрано одновременное срабатывание любых двух детекторов DEMON. Для получения триггерного сигнала использовался метод измерения тока со всех фотоумножителей, просматривающих детекторы DEMON. Для измерения интегрального заряда от полного сигнала фотоумножителя (QTOTAl) и интегрального заряда от медленной части этого сигнала (QSlOW) использовался двухканальный зарядово-цифровой преобразователь QDC1612F. Сигналы TDC были привязаны к моменту попадания пучка на мишень при помощи RF-сигнала. При обработке экспериментальной информации по времени пролета были сделаны калибровки каждого канала установки с использованием положения пика.

Обработка экспериментальных данных с участием протонов и легких фрагментов производилась на компьютерах ИТЭФ. Программное обеспечение для обработки информации об однозарядных и двухзарядных частицах было также разработано в ИТЭФ.

Процедура разделения разных сортов частиц начиналась с анализа информации, полученной с установки DEMON в ходе эксперимента. Эта информация состояла из: а) времени между RF-сигналом с ускорителя и срабатыванием детектора DEMON. Оно было преобразовано во время пролета (TOF) частиц от мишени до детекторов, по которому определялась скорость частиц; б) интегрального заряда от сигнала фотоумножителя {QTOTM), просматривающего объем жидкого сцинтиллятора N£213 детектора DEMON; г) медленной части этого заряда (QslOW); Д) интегрального заряда от сигнала фотоумножителя (QSTIEP), собирающего свет детектора SYREP с тонким пластическим сцинтиллятором.

На рис.2а приведено двухмерное распределение по полному заряду QTOTAl детекто-

Рис. 2: Идентификация частиц (слева): а) зависимость полного заряда QTOTA1 детектора DEMON от времени пролета TOF для всех сортов частиц; Ь) разделение нейтронов и гамма-квантов; с) разделение заряженных частиц с зарядом один и два. Результат идентификации частиц (справа): d) зависимость полного заряда для нейтронов детектора DEMON от времени пролета; е) то оке для частиц с зарядом +1; f то же для частиц с зарядом +2.

pa DEMON и времени пролета TOF того же детектора для всех сортов частиц. Время пролета частиц от мишени до детектора приведено в каналах время-цифрового преобразователя. Шкала времени пролета TOF инверсная, поскольку схема электроники была собрана с общим сигналом "СТОП". Шкала полного заряда QTOTJ1 приведена в каналах зарядо-цифрового преобразователя. Никаких выборок или ограничений для этого распределения не вводилось. На этой экспериментальной зависимости видны полосы, соответствующие заряженным частицам: протонам, дейтронам, тритонам, 3Не и 4Не. Нейтральные частицы представлены на рис.2а 7~квантами и нейтронами. Нейтроны занимают широкую область, которая включает в себя заряженные частицы. Пик от 7-квантов (из события) находится справа и соответствует времени пролета фотонов от мишени до детектора DEMON. Для идентификации нейтронов использовались: различие в форме сигнала для нейтронов и 7-квантов от DEMON детектора и отсутствие сигнала от тонкого детектора заряженных частиц SYREP. Рис.2Ь представляет зависимость медленной части заряда QSWW ОТ ПОЛНОГО заряда QTOT1 для нейтронов и 7-квантов. В отличие от 7-квантов амплитуда сигнала для нейтронов имеет более широкое распределение по времени. Поэтому на этой зависимости область, соответствующая нейтронам, лежит выше области -квантов.

Сравнение ионизационных потерь энергии (dE/dx) в тонком сцинтилляторе детектора SYREP и ионизационных потерь в "толстом" сцинтилляторе детектора DEMON,

в котором частицы оставляют всю свою энергию, позволяет разделять однозарядные и двухзарядные частицы. Зависимость интегрального заряда детектора SYREP (QSYtBr) от интегрального заряда детектора DEMON (QTOTJ1) для всех заряженных частиц приведена на рис.2с. На этой зависимости четко видны две области, соответствующие частицам с зарядом один и два. В правом верхнем углу рисунка 2с представлена проекция сигнала (QSYtE) на ось ординат при значениях сигнала QTOTL около 4000. Пики для однозарядных и двухзарядных частиц надежно разделены. Фон от однозарядных частиц в двухзарядных частицах был менее 5 %. На правой половине рис.2 показаны зависимости полного заряда QTOTJ, того же детектора DEMON от времени пролета для нейтронов рис.2d, однозарядных частиц рис.2е и двухзарядных частиц рис.2£ Видно чистое выделение нейтронов на рис.2d по сравнению с рис.2а. Четко видны три полосы от протонов, дейтронов и тритонов на рис.2Ь и две полосы, соответствующие 3Не и 4Не, на рис. 2с.

Таблица 1: Средние кинетические энергии на нуклон (Е1,Е2) и углы вылета (01, 0г) частиц пары при к* < 0.1ГэВ/с в лабораторной системе отсчета. В скобках указаны те же величины в системе покоя налетающего ядра (антилабораторная система).

Для идентификации заряженных частиц различного сорта при помощи специальной программы вырезались коридоры (для каждого модуля DEMON-детектора индивидуально) на зависимости полного заряда QTOTJ1 от времени пролета частиц TOF. Эффективность регистрации заряженных частиц была масштаба 80 -5- 90% (часть частиц "выбиваются" из подобранного коридора по Qtotal-TOF из-за ядерных взаимодействий и дают меньшие амплитуды). Для нейтронов эффективность была масштаба 20 -т 30%. Разрешение по времени пролета для всех вторичных частиц было оценено на уровне 300 пс. Примесь дейтронов в протонах была оценена на уровне 3 %, протонов и трития в дейтронах менее 3 % и дейтронов в тритии на уровне 2 %. Фоновая примесь однозарядных частиц в двухзарядных не превышала 5 %.

Для изучения корреляций важно разрешение по скорости (относительному импульсу) частиц. Оно для всех вторичных частиц определялось временным разрешением детектора DEMON модуля установки и поэтому было практически одинаковым для п, р, d, Т,3 Не и 4Не. Учитывая угловое разрешение (< 1.5°), разрешение по скорости (стд га 1/300), было получено разрешение по относительному импульсу пары в системе центра масс частиц к' 8 МэВ/с (к' = (pj — pj)/2, где pj и р\ импульсы частиц в их системе центра масс).

Кинематические диапазоны (скорость, угол вылета) для всех отобранных частиц были выбраны близкими (см. таб.1). Условие ограничения по углу вылета (в < 110°) частиц в системе покоя ядра-снаряда юАг (антилабораторная система) было принято как основное для полунения приблизительно одинаковых кинематических областей. Это условие коррелировало с порогом регистрации заряженных частиц, связанным с потерями энергии, главным образом, во входном окне детектора DEMON, а также в стенках вакуумной камеры, окружающей мишень, в воздухе и в сцинтилляторе детектора SYREP. В таблице 2 приведена статистика, полученая в ходе эксперимента Е286.

Таблица 2: Статистика по количеству пар частиц, взятых для анализа их корреляций.

ТзПО8" 1.49 • 2.93-105 1.81 • 105 3.88-105 1.60-105 1.06 -105 1.09-10"

Числа в таблице соответствуют количеству пар п 4Не, р 4Не, пТ, р 3Не, рТ, я 3Не, ёТ, ё 3Не, которые использовались при извлечении корреляционных функций этих пар.

В третьей главе приведены экспериментальные данные о корреляциях отобранных пар вторичных частиц с участием легких фрагментов (р— 4Не, п— 4Ие, п — Т,р— 3Не, р-Т, п-3Не,ё-Т и ё-3Не).

Корреляционная функция К определяется как отношение дважды инклюзивного сечения рождения пары частиц к произведению одноинклюзивных сечений рождения этих частиц.

Я(к*) = (с^12М>12)/(<ММ>1 * Ло21<1рг). (1)

Следуя широко распространенной процедуре, корреляционная функция вычисляется как отношение экспериментального распределения (М) по относительному импульсу к фоновому (М^), не содержащему в себе корреляций:

Фоновые распределения были получены методом перемешивания событий. В настоящей работе исследовалась зависимость корреляционной функции К от относительного импульса частиц в системе центра пары и от инвариантной массы этих частиц

Зависимости экспериментальных корреляционных функций р 4Не и п 4Не от их инвариантной массы М12 показаны на левой части рис.3. Здесь и далее приняты следующие обозначения на рисунках: заполненные символы и сплошные линии соответствуют парам (и соответствующим составным ядрам) с большим суммарным зарядом. На рис.3 (слева) заполненные кружки показывают экспериментальную корреляционную функцию р 4Не. Суммарная масса протона и ядра 4Не обозначена на этом рисунке вертикальной стрелкой (сплошная линия) в левом нижнем углу и соответствует пороговому значению инвариантной массы М12 для этой пары. Протон и 4Не в сумме составляют ядро 5Ы, а

Рис. 3: Зависимости экспериментальных корреляционных функцийр 4Не и п 4Не (слева) от инвариантной массы пары Ып и их отношение (справа).

нейтрон и 4Не в сумме составляют ядро Не. Вертикальные сплошные стрелки с горизонтальными двусторонними стрелками вверху обозначают энергетические уровни и их ширины ядра 5Ы. Те же обозначения со штриховой линией использованы для ядра 5Не. Из левой части рис.3 видно, что: а) корреляционная функция р 4Не имеет максимум в области значений инвариантной массы, соответствующих основному состоянию ядра 5Ы [М12 = 4.66725 ГэВ); б) других, статистически значимых узких особенностей в р 4Не корреляционной функции, не видно; в) корреляционная функция п 4Не вблизи порога имеет максимум. Причем значение корреляционной функции п 'Не больше, чем значение корреляционной функции р 4Не, при инвариантных массах пар М12 меньших 4.67 ГэВ (что естественно связать с отсутствием кулоновского отталкивания). Слева от максимума р 4Не-корреляционная функция уменьшается, что связано проявлением кулоновского отталкивания р и 'Не.

Максимумы корреляционных функций р 4Не и п 4Не соответствуют основному состоянию ядер 5Ы и 'Не соответственно. Энергетические уровни этих ядер приблизительно одинаковые, и разница близка к разнице масс нейтрона и протона. Возбужденные уровни ядер 5Ы и 5Не не проявляются в обеих корреляционных функциях. Справа от пиков (при увеличении инвариантной массы) экспериментальные функции пар р 4Не и п 4Не стремятся к константе.

Из сравнения измеренных корреляционных функций пар р 4Не и п 4Не качественно видно, что вероятности образования пары протона и а-частицы сравнимы с вероятностью образования ядра 5Ы в основном состоянии. Такая же ситуация и для пары нейтрон - а-частица и суммарного ядра 5 Не. Это говорит о равновесии в отношении сечений рождения частиц, составляющих эти пары, и сечений рождения суммарных ядер, которые потом распадаются на регистрируемые частицы.

Рис. 4: Левая часть: Зависимость экспериментальных корреляционных функций пТ и р 3Яе от инвариантной массы пары М12- Правая часть: Зависимость экспериментальных корреляционных функций пТ(а) и р 'Не(Ь) от импульса частицы к*. Кривые соответствуют: (а) формула 6; (Ь) расчет кулоновского взаимодействия, помноженного на интерференционный фактор.

На рисунке 4(слева) приведены экспериментальные корреляционные функции для пар пТ и р 3Яе в зависимости от инвариантной массы частиц М12, составляющих эти пары. Вид зависимости корреляционных функций от инвариантной массы для этих пар оказывается подобным: отсутствие узких пиков и уменьшение корреляционной функции при массах, близких к порогу. Деструктивные корреляции (R < 1) особенно удивительны для пары пТ, где отсутствует кулоновское отталкивание. Кроме того, корреляционная функция пары пТ идет ниже, чем для пары р ъHе, в области малых инвариантных масс (М12 < 3.75 ГэВ/с).

В сумме р е составляют iLi, и пТ составляют tH, соответственно. Известные уровни этих ядер показаны на рис.4(слева). Ширины этих уровней большие, и поэтому неудивительно, что мы не видим в корреляционной функции узких пиков. Кроме того, ядра 4Li и ^ довольно экзотические, одно насыщено протонами, а другое - нейтронами. Можно предположить, что такие ядра рождаются редко и их сечения рождения не находятся в равновесии с сечениями рождения р, ъHе, п и Т.

На рис.5 (слева) приведены экспериментальные корреляционные функции пНе ирТ в зависимости от инвариантной массы пар М12. Обсуждаемые в этом параграфе пары состоят из тех же частиц, что и пТ и р ъHе , однако сгруппированы они так, что в сумме составляют не экзотические ядра, а одно и то же ядро ^е, рождающееся с болшим сечением. Заметно увеличение корреляционной функции в области, соответствующей возбужденным состояниям 20.21, 21.01 и 21.84 МэВ ядра 4Не. Существенной разницы в поведении корреляционной функции п ъНе и рТ не наблюдается. Это, на первый взгляд,

Рис. 5: Зависимость экспериментальных корреляционных функций п 'Не, рТ (слева) от инвариантной массы пары Мп и их отношение (справа).

удивительно, поскольку для пары п 'Не отсутствует кулоновское отталкивание и, следовательно, величина пика в корреляционной функции для пары п Не должна бы быть больше, чем для пары рТ. Можно обратить внимание на то, что уровень 20.21 МэВ ядра 4Яе лежит выше порога рождения пары рТ и ниже порога рождения пары п 3Не. Этот уровень может распадаться на рТ, но не может распадаться на п 3Не. Тем самым, вклад этого уровня в корреляционную функцию пары п 'Не отсутствует. Кулоновское отталкивание для рТ "компенсируется" вкладом от возбужденного состояния 20.21 МэВ ядра 4 Не.

Более вероятно, что объяснение подобия корреляционных функций этих двух пар (п 'Не и рТ) следует искать в том, что ядро 4Не и его возбужденные состояния рождаются с вероятностью большей, чем следовало бы из условия равновесия между сечениями рождения п, р, Т, 'Не и 4Не. Наличие пиков в корреляционных функциях п Не, рТ и отсутствие видимого проявления куловского взаимодействия свидетельствует о нарушении равновесия в этих парах.

На рис.б(слева) приведены экспериментальные корреляционные функции пар ёъНе и ёТ в зависимости от инвариантной массы пары М12. На рисунке также представлены уровни ядер '5Ы и 'Не, составленные их наших пар, ё ъНе и ёТсоответственно. Из рисунка видно, что обе корреляционные функции имеют минимум при значении инвариантной массы пары М12 около 4 686 ГэВ и не имеют видимых структур при М12 больше 4.686 ГэВ, соответствующей широким возбужденным уровням ядер '5Ы и 'Не. Здесь же приведены кривые расчета кулоновского отталкивания для наших пар. Видно, что при инвариантных массах больших, чем 4.686 ГэВ обе корреляционные функции ведут себя подобным образом, проявляя кулоновский спад к меньшим массам. При меньших, чем 4 686 ГэВ, массах поведение корреляционных функций, естественно связать с вкладом от возбужденных состояний ядер '5Ы (16 66 МэВ) для пары ё ъНе и 'Не (16.75 МэВ) для пары ёТ.

Ми[<кУ] МЦ[СУ|

Рис. 6: Левая часть: Зависимость экспериментальных корреляционных функций й Не и йТ от инвариантной массы пары М12. Кривые (сплошная для й3Ие и пунктирная для йТ) соответствуют расчету кулоновского отталкивания при значениях параметров ггт8. — 3.45 /ш и г = 100/ш/с. Вертикальными стрелками обозначены уровни ядер ЬЫ, ьНе и пороги рождения пар йТ и й3Ие. Правая часть: Зависимость отношения корреляционных функций йТ к й 'Не от эффективной массы пары Мп. Кривая - отношение расчетов кулоновского отталкивания при тех оке значениях параметров.

Составные ядра '5Ы и 'Не для пар частиц такие же, как и дляр Не и п 4Ие. В отличие от корреляционных функций п 4Ие и р 4Ие для пар й Не и йТ ни в переменной А* , ни в переменной М12. явно выделить кулоновское взаимодействие пе удается. Две причины влияют на это: Во-первых, кулоновское отталкивание тем сильнее (при фиксированных ядрах), чем ближе порог рождения составляющих ядро частиц. Порог рождения пары йТ, обозначеный на рис.б(слева) вертикальной штриховой стрелкой, больше, чем порог рождения пары й 3Ие (сплошная вертикальная стрелка). Во-вторых, при фиксированном пороге кулоновское отталкивание тем сильнее, чем больше произведение зарядов пары. Для пары й3Ие это произведение больше, чем для пары йТ. В результате расчетные кривые для кулоновского отталкивания пересекаются в области минимума экспериментальных корреляционных функций, что усложняет анализ корреляционных функций в парах й 3Не и йТ.

Тем не менее, можно заключить, что для этих пар не наблюдается сильных сдвигов от равновесия между выходами составных ядер (ЪЫ и Ие) и пар частиц (йНе и йТ). Расчетные кривые для кулоновского взаимодействия с временем эмиссии 100фм/с описывают поведение экспериментальных корреляционных функций в области справа от минимума.

Четвертая глава посвящена анализу полученных данных в рамках модели независимых источников и определению пространственно-временных параметров процесса по анализу корреляционных функций различных пар вторичных частиц.

В предельном случае малых размеров области излучения частиц по сравнению с воровским радиусом (го "С Ос) кулоновская корреляционная функция двух заряженных частиц сводится к фактору, определенному по формуле (3), который не зависит от размера г0.

здесь Ос = йР/тнг^е2 означает боровский радиус для двух частиц с зарядами 7Л и 7.2 (т12 приведенная масса 1/Ш12 = 1/?П1 + 1/тг); знак плюс соответствует отталкиванию, а знак минус - притяжению зарядов. При увеличении размера области генерации частиц по сравнению с боровским радиусом кулоновское взаимодействие в корреляционной функции надо учитывать более точно. В этом случае появляется чувствительность кулоновского вклада в корреляционную функцию от пространственно-временных параметров области генерации частиц. В условиях малых (по сравнению с боровским радиусом) расстояний между источниками корреляционная функция с учетом сильного и кулоновского взаимодействия в конечном состоянии представляется выражением

В(д,Р) = 4+) (**)[! + Во(я,р) + Д(з,р) 1 -1,

(4)

где функции Во и Бг есть усредненные по пространственно-временнбму распределению источников вклады в несимметризованную амплитуду Бете-Солпитера, отвечающие невзаимодействующим и взаимодействующим в конечном состоянии частицам. При этом в качестве амплитуд рассеяния необходимо использовать амплитуды, перенормированные кулоновским взаимодействием. Расчеты кулоновских корреляционных функций для исследуемых в настоящей работе пар частиц (р 4Не, р 3Не, рТ, ёТ и ё 3Не) были проведены в рамках модели независимых одночастичных источников. В расчетах не учитывалось влияние кулоновского поля ядра-остатка, т.к. это несущественно для главных выводов настоящей работы.

В качестве пространственно-временного распределения точек генерации частиц в настоящей работе использовалось распределение Гаусса по формуле:

1

-ехр{-гЦ2г1 - ^/гг2).

(5)

Среднеквадратичные значения радиуса области генерации и момента излучения равны соответственно т? ^ $ = %/Зг0 и т.

На рис З(справа) приведена зависимость отношения корреляционных функций р 'Не к п 'Не от эффективной массы пары М12 В предположении факторизации сильного и кулоновского взаимодействия в конечном состоянии в отношении корреляционных функций изопически симметричных пар сильное взаимодействие должно "сокращаться". Необходимо отметить, что такое предположение является весьма приближённым и выполняется лишь с некоторой степенью точности. Исходя из этого предположения от-

кулоновского отталкивания для р Не пары. В качестве среднеквадратичного радиуса для Гауссовского распределения (5) был взят среднеквадратичный радиус ядра "Лг, равный Тгт, = 3.45фм. Время эмиссии протона и ядра 'Не было выбрано: т = 50,100 и 200 фм/с. Отношение корреляционных функций при значении эффективной массы более чем 4.675 ГэВ имеет характер слабо падающей функции. Для учета этого поведения теоретические кривые были умножены на линейную функцию С{^С2-Ма После фитирова-ния экспериментального отношения наклон прямой был выбран Отличие

ношение корреляционных функций р 4Не к п 4Не сравнивается с расчетом эффекта

от константы, возможно, связано с несколькими факторами: а) предположение о факторизации кулоновского и сильного взаимодействия выполняется приближенно; б) разным влиянием кулоновского взаимодействия разных заряженных частиц с ядром-остатком; в) возможен вклад в двухчастичные корреляционные функции из трехчастичных распадов ( например: 6Не ->4 Не + п + п, 9В 8Ве ->4 Не+ 4Яе+р); г) влияние разных экпериментальных ограничений для п,р и *Не; д) пренебрежение разностью потерь в веществе установки для р и 4Не.

Перенасыщенность изучаемых систем пТ (р ъНе) нейтронами (протонами) может приводить к тому, что при малых инвариантных массах вероятность рождения таких систем подавлена принципом Паули. Такая интерпретация предполагает, что мы рассматриваем систему пТ (р 'Не), как совокупность индивидуальных нуклонов. Если встать на такую точку зрения, то уменьшение корреляционной функции пТ (р 'Не) при малых относительных импульсах к' (малых инвариантных массах) можно объяснить тем, что три нейтрона (три протона) с близкими импульсами не могут находиться в одном и том же s-состоянии. Состояния с более высокими орбитальными моментами подавлены при малых относительных импульсах. В рамках формализма, используемого теорией корреляций при малых относительных скоростях, уменьшение корреляционной функции при малых к* означает, что соответствующая длина рассеяния - отрицательна. Ширина эффекта зависит от размеров области генерации вторичных частиц. Для того, чтобы проверить непротиворечивость этой интерпретации, мы сравнили экспериментальную зависимость корреляционной функции пТ от к* с функцией вида: .

где Р, Р2 и Р3 - параметры, Й - постоянная Планка и с - скорость света. Такая структура формул обычно используется для описаний интерференционных явлений, при этом параметр Р2 с точностью до коэффициента 2 имеет физический смысл размера области генерации частиц, который связан с пространственно-временными параметрами области эмиссии частиц выражением:

Параметр Р3 должен быть масштаба 1/2. Параметр Р1 представляет нормировочный множитель. На правой части рис.4 представлены экспериментальные корреляционные функции для пТ (а) и р 'Не (Ь) пар в зависимости от импульса частицы к'. Кривые на этом рисунке отражают зависимости интерференционного фактора (выражение (6)) для значений параметров Р1 =1, Р3 = 0.5, Р2=7, 10 и 15фм (согласно формуле (7) соответствующие таким эффективным размерам времена эмиссии приблизительно равны Т « 70,100 и 150фм/с при Тг.т.а. = 3.45фм). Из рис.4а (справа) видно, что при значении параметра Р2 = 10фм кривая хорошо согласуется с экспериментальными данными для корреляционной функции пТ. Оставаясь в рамках этого подхода, для описания корреляционной функции р 3Не мы возьмем функцию, равную произведению интерференционного фактора (формула 6) на кулоновский фактор, который тоже зависит от размера области взаимодействия. Кривые, соответствующие эффективным размерам 10, 20 и ЗОфм (т & 100,200 и 300фм/с при Гг.т.». = 3.45фм), вместе с экспериментальной корреляционной фунцией для пары р 3Не приведены на рис. 4Ь (справа). Видно, что из корреляционной функции р 3Не можно оценить среднее время излучения частиц в

А*(1 -Аехр(^),

(6)

(7)

пределах т = 200 - 300фм/с при Гг.т.а. = 3.45фм. Небходимо отметить, что интерференционный фактор для пары р ъНе не вносит существенного влияния на оценку г в случае больших эффективных размеров (20-30 фм), так как ширина кулоновского эффекта для таких размеров больше, чем ширина интерференционного эффекта.

Как и в случае р 'Не- и п Не-корреляций не наблюдается значимого различия, связанного с влиянием кулоновского поля ядра-остатка, в корреляционных функциях р 'Не и пТ пар.

На рис.5 (справа) приведено отношение корреляционной функции рТ к корреляционной функции п Не в зависимости от инвариантной массы пары М12. Таким же образом, как и для системы рНе(п 'Не), это отношение сравнивается с эффектом кулоновского отталкивания в системе рТ(п 3Не). На рисунке представлены четыре кривые, соответствующие среднеквадратичному радиусу источника = 3.45фм при четырех значениях среднего времени эмиссии т = 1000,500,200 и 100фм/с (кривые сверху вниз). Верхняя кривая соответствует наименьшему эффекту отталкивания при наибольшей разнице во времени излучения частиц ( т = 1000фм/с). Как и для системр 'Не и п 4Ие отношение корреляционных функций в области справа от ожидаемого кулоновского эффекта имеет характер слабо падающей функции, который учитывался таким же способом. Из сравнения экспериментального отношения корреляционных функций рТ к п'Не с кривыми, полученными из расчета кулоновского отталкивания для пары рТ, видно, что среднее время эмиссии больше чем 200фм/с. Такое значение , по крайней мере, вдвое больше, чем среднее время излучения, оцененное для систем р 4Не (п 4Не). Обе системы в сумме составляют одно и то же ядро 4Не. Вклад от резонансных состояний этого ядра в корреляционную функцию системы рТ может быть больше, чем в корреляционную функцию системы п 3Не, так как пороговое значение инвариантной массы для пары рТ больше, чем для рТ. Возбужденное состояние ядра 4Не, соответствующее уровню 20.21 МэВ , вообще находится ниже порога рождения пары п 3Не. Таким образом, подобное поведение корреляционных функций этих двух пар частиц рТ и п 3Не может быть связано с тем, что отсутствие наблюдения вклада кулоновского отталкивания протона и трития компенсируется повышенным (по сравнению с п 3Не) вкладом от возбужденных состояний ядра 4Не. В предположении, что вклад от сильного взаимодействия в конечном состоянии для этих пар одинаков, оценка эффективного размера области излучения, а следовательно, и среднего времени излучения, может быть больше для этих пар, чем реальная.

На рис.б (справа) приведено отношение корреляционной функции ё 3Не к ёТ в зависимости от инвариантной массы пары А/12. Кривая на этом рисунке соответствует отношению расчетов кулоновского взаимодействия для этих пар. Параметры для расчета взяты такими же, как для пары р4Не: среднеквадратичный радиус ггт8. = 3.45фм и среднеквадратичное время излучения т = 100фм/с. Экспериментальное отношение кор-реляцинных функций ё3Не к ёТ не противоречит расчетному отношению кулоновского отталкивания для этих пар. Таким образом, оценка времени эмиссии г для этих пар составляет около 100фм/с, что согласуется с величиной г, полученной для других пар.

В заключении диссертации перечислены основные результаты и следующие из них физические выводы.

При подготовке предложения и при принятии эксперимента Е286, а также при обработке результатов и в ходе написания диссертации, совместно с группой ИТЭФ, входящей в коллаборацию Е286, было сделано следующее:

1. Предложено расширить спектр регистрируемых частиц с нейтронов и протонов до нейтронов, протонов, дейтронов, тритонов, ядер 3Ее и Ее.

2. С этой целью экспериментальная установка DEMON была дополнена детекторами SYREP, позволяющими идентифицировать заряженные частицы, в том числе разделить одно- и двухзарядные частицы. Эти дополнительные детекторы SYREP были разработаны и изготовлены в лаборатории 211 ИТЭФ.

3. При подготовке эксперимента Е286 испытаны детекторы SYREP. Для этого в ИТ-ЭФ была собрана установка, проведены тестовые измерения и проведен сеанс набора статистики на пучке отрицательных пионов с импульсом 1.5 ГэВ/с. Далее в ГА-НИЛ (GANIL, Франция) был проведен эксперимент Е286 по изучению 40Ar + SBNi взаимодействия при энергии 77 МэВ/нуклон.

4. Создан комплекс программ для обработки информации, полученной в ходе эксперимента Е286.

5. С использованием созданного комплекса программ проведены калибровки всех 63-х каналов спектрометра для вычисления времени пролета, используя 7-пик.

6. Для выделения одно- и двухзарядных частиц с использованием амплитудных сигналов тонкого счетчика SYREP и детектора DEMON сделаны калибровки индивидуально каждого канала установки.

7. Для идентификации заряженных частиц разных сортов использовалась зависимость амплитудного сигнала (энергетических потерь частиц в веществе детектора) от времени пролета. Для этого подобраны коридоры выделения р, d, T, Не, Не на зависимости амплитудного сигнала от времяпролетного сигнала детектора DEMON индивидуально для каждого канала установки.

8. Для расчетов кулоновского взаимодействия при малых относительных импульсах таких пар как р 'Ее, р Не, рТ, d Не и dT модифицирована программа Лед-ницкого.

В результате проделанной работы были получены следующее результаты:

9. Инклюзивные спектры образования п, p, d, Т, Не, Не в 40Ar + 58Ni взаимодействии при энергии 77 МэВ/нуклон.

10. Корреляционпые функции для восьми пар р 4Ее и п 4Не, d ъЕе и dT, p ъЕе и пТ, п Не и рТ в реакции 40Ar +58 Ni при энергии 77 МэВ/нуклон.

11. Разработан оригинальный подход для анализа корреляционных функций, объединяющий корреляциопные функции этих восьми пар в четыре изотопически симметричные пары.

12. Оценены пространственно-временные размеры области излучения различных частиц во взаимодействии 40Ar + 58Ni энергии 77 МэВ/нуклон.

На основании полученных данных были сделаны следующие выводы:

1. Предложенный оригинальный подход, основанный на совместном анализе корреляций в изосимметричных парах вторичных частиц, показал себя эффективным средством изучения корреляций с участием легких ядерных фрагментов (а возможно, и более тяжелых фрагментов ядра) при малых относительных скоростях в случаях, когда наиболее сложная часть описания корреляционных функций (учет сильного взаимодействия в конечном состоянии) отсутствует.

2. Кулоновское взаимодействие с ядром-остатком не резрушает корреляционную картину в парах частиц, обладающих различным зарядом. Такую возможность обсуждали в связи с отсутствием корреляций пр при наличии корреляций рр и пп. Однако полученные данные о корреляциях в системах пГ, п ъНе, пНе отвергают подобную интерпретацию.

3. Впервые обнаружен эффект деструктивных корреляций в системе пТ. Аналогичный эффект виден и в корреляциях р Не, но нетривиальность пары пТ состоит в отсутствии эффекта кулоновского отталкивания. Предложена интерпретация эффекта, которая основана на предположении, что в системах с избыточным количеством нуклонов одного знака могут проявляться эффекты ферми-статистики. В рамках предложенной гипотезы получена оценка прост- ранственно-временных размеров источника пары нейтрона и тритона, которая согласуется с размерами, полученными для других исследованных пар.

4. Проведенный анализ корреляционных функций с участием легких фрагментов, р 'Не, п 'Не, d'He, dT, р ъНе, пТ, п ъНе и рТ, измеренных в '"Ar^'Ni взаимодействии при энергии 77 МэВ/нуклон, показал что величина времени протекания процесса масштаба 100 — 300фм/с. Эта величина корреспондирует с результатами других экспериментов.

Опубликованные работы по теме диссертации:

1. J.Pluta,...,K.Mikhailov,..., et al. "Nuclear interferometry for two-nucleon system (Experiment E286 at GANIL)". Nukleonika Vol.43(3) (1998) p.321-326.

2. J.Pluta,...,K.Mikhailov,..., et al. "Two-neutron interferometry measurements". Nucl. In-str. Meth. A411 (1998) p.417-429.

3. J-Pluta,...,K-Mikhailov,..., et al. "Two-nucleon correlations at small relative velosities in heavy ion collisions". Ada Phys. Pol. B31 (2000) p.371-377.

4. M. Przewlocki...,K.Mikhailov,..., et al. "First Results From Two-Nucleon Interfero- me-try Experiment, E286, at GANIL." Ada Phys. Pol. B31 (2000) p.379-374.

5. J. Pluta,..., K. Mikhailov, et al. "Two-neutron correlations at small relative momenta in 40Ar +197Аи collisions at 60MeV/nucleon". Eur. Phys. J. A9 (2000) p.63-68.

6. K. Wosinska,...,K.Mikhailov,..., et al. "Parameters of Emitting Sources in Ar-Ni Reaction at 77 MeV/u". Ada Phys. Pol. B33 (2002) p.507-513.

7 A Stavinskiy, R Lednicky, G A Leksin, К Mikhailov, L S Vorobyev, and E286 collaboration "Preliminary data on light fragment correlations in 40Ar + 58 Ni at 77 MeV/nucleon " Scientific Programme and Abstracts of XVI International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems Dubna 2002 p 167,

A Stavmskiy, К Mikhailov and E286 collaboration "Preliminary data on light fragment correlations in 40Ar +58 Ni at 77 MeV/nucleon" Труды XXVI Международного Бaл-динского семинара по проблемам физики высоких энергий Дубна 2002(направлено в печать)

8 К Mikhailov, et al ' Data on light-fragment correlations in 40Ar +58 Ni at 77MeV/nucleon " Eur Phys J A18 (2003) p 645-651

Подписано к печати 12.10.04 Формат 60x90 1/16

Усл. печ. л. 1,25 Уч. изд. л. 0,9 Тираж 100 экз. Заказ 505

Отпечатано в ИТЭФ, 117218, Москва, Б.Черемушкинская, 25.

»20 7 3 4

г

РНБ Русский фонд

2005-4 22016

Введение

1 Обзор теоретических моделей и экспериментальных результатов по корреляциям частиц в ион-ионных взаимодействиях

1.1 Ядерные реакции при промежуточных энергиях

1.1.1 Характерные масштабы энергии.

1.1.2 Механизмы реакций

1.1.3 Вторичные частицы при промежуточных энергиях.

1.2 Корреляции частиц при малых относительных импульсах.

1.2.1 История корреляций в физике частиц

1.2.2 Данные о корреляциях.

1.2.3 Особенности корреляций с участием легких ядерных фрагментов

1.3 Модель независимых одночастичных источников.

1.4 Современный статус корреляционного метода.

2 Методика эксперимента

2.1 Установка DEMON

2.2 Установка DEMON в эксперименте Е

2.3 Геометрия установки DEMON в эксперименте Е

2.4 Ускоритель, пучок, мишень, триггер.

2.5 Идентификация частиц.

2.6 Кинематические области.

2.7 Корреляционная функция.

2.8 Краткие выводы.

3 Экспериментальные результаты

3.1 Общий взгляд на корреляционные функции различных отобранных пар

3.2 Корреляции в системах п 4Не и р 4Не.

3.3 Корреляции в системах пТ и р гНе.

3.4 Корреляции п гНе и рТ.

3.5 Корреляции в системах d 3Не и dT.

3.6 Краткие выводы.

4 Анализ результатов

4.1 Учет кулоновского взаимодействия в корреляционной функции.

4.2 Время излучения для системы п *Не и р 4Не.

4.3 Время излучения для системы пТ и р 3Не.

4.4 Время излучения для системы рТ и п 3Не.

4.5 Время излучения для системы dT и d 3Не.

4.6 Сравнение времен излучения различных частиц из данных о корреляциях

4.7 Краткие выводы.

Актуальность проблемы

С увеличением энергии ускорителей и включением ионов в набор ускоряемых частиц возрастает доля процессов множественного рождения вторичных частиц среди изучаемых реакций. Практическая невозможность детального описания процессов множественного рождения стимулировала развитие инклюзивного подхода, при котором измеряются характеристики одной или нескольких вторичных частиц. В общепринятом виде (спектры и угловые распределения одной из вторичных частиц) инклюзивный подход дает лишь общее представление о механизме реакции и оставляет большую свободу для различных модельных интерпретаций. Поэтому актуально развитие инклюзивного подхода с включением в него корреляций. С этой точки зрения весьма перспективным оказался метод измерения пространственно-временных параметров взаимодействия путем измерения корреляционных функций при малых относительных скоростях вторичных частиц, предложенный Копыловым и Подго-рецким. В данной работе метод модифицирован для изучения корреляций легких фрагментов, что актуально для измерения временных параметров взаимодействия ионов - одного из наименее изученных аспектов таких взаимодействий, требуемого для фиксации параметров существующих моделей.

Цели и задачи исследования

Исходя из изложенного выше, были поставлены и решены следующие задачи:

1. Обеспечить методические возможности измерения корреляций различных пар частиц, включая нейтроны, одно- и двухзарядные изотопы ядерных фрагментов.

2. Провести измерения, проанализировать полученные данные и определить корреляционные функции различных пар вторичных частиц при энергии 77 МэВ на нуклон во взаимодействии 40Ar +58 Ni.

3. Применить новый подход к исследованию корреляций при малых относительных скоростях, основанный на сравнении корреляций изосимметричных пар р 4Не и п 4Не, d 3Не и d, р 3Яе и п, п 3Не и р. Это связано с отсутствием теоретических разработок в этой области, которыми реально можно было бы воспользоваться.

4. Получить данные о пространственно-временных характеристиках изучаемого процесса.

Научная новизна и значимость работы

1. Получены качественно новые данные: не изученные ранее корреляции комбинаций нейтральных, одно- и двухзарядных ядерных фрагментов.

2. Предложен качественно новый подход: сравнение изосимметричных пар.

3. Обнаружены качественно новые эффекты: деструктивные корреляции для пар пТ и р 3Не.

Практическая полезность

Разработан подход, основанный на сравнении корреляционных функций изосимметричных пар, который может быть использован в ИТЭФ, BNL, GSI, ОИЯИ, GANIL и других исследовательских центрах при изучении пространственно-временных параметров ион-ионного взаимодействия и параметров, характеризующих взаимодействие частиц при малых относительных импульсах.

Полученные данные о времени протекания реакции могут быть использованы для фиксации параметров моделей ион-ионного взаимодействия при промежуточных энергиях.

На защиту выносятся:

1. Совместная идентификация нейтральных и заряженных частиц в рамках системы детекторов DEMON;

2. Оригинальный подход, позволяющий разделить различные вклады в корреляции;

3. Результаты измерения корреляционных функций, в частности: а.) Обнаружение подобия корреляционных функций; б.) Обнаружение эффекта деструктивных корреляции для пТ и р ъНе пар; в.) Определение времени протекания процессов.

Результаты, изложенные в настоящей работе, были доложены:

- на рабочем совещании по эксперименту Е286 в Варшавском политехническом иституте в 1999 году, а также на семинарах рабочей группы эксперимента Е286 в Варшаве в 2000 году;

- на семинарах ИТЭФ по ядерной физике в 2001 и 2002 годах;

- в докладе на XVI Международном Балдинском семинаре по проблемам физики высоких энергий в Дубне в 2002 году (XVI International Baldin Seminar on High Energy Physics Problems);

- на региональной конференции STAR (STAR regional meeting in Dubna) в Дубне, в ноябре 2003 года.

Основные результаты, полученные в ходе работы по настоящей диссертации, были опубликованы в работах [1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 106 страниц текста, 33 рисунка, 12 таблиц и библиографию, включающую 111 наименований.

Заключение

При подготовке предложения и при принятии эксперимента Б286, а также при обработке результатов и в ходе написания диссертации, совместно с группой ИТЭФ, входящей в коллаборацию Б286, мною было сделано следующее:

1. Предложено расширить спектр регистрируемых частиц с нейтронов и протонов до нейтронов, протонов, дейтронов, тритонов, ядер 3Не и 4Не.

2. С этой целью экспериментальная установка DEMON была дополнена детекторами SYREP, позволяющими идентифицировать заряженные частицы, в том числе разделить одно- и двухзарядные частицы. Эти дополнительные детекторы SYREP были разработаны и изготовлены в лаборатории 211 ИТЭФ.

3. При подготовке эксперимента Е286 испытаны детекторы SYREP. Для этого в ИТЭФ была собрана установка, проведены тестовые измерения и проведен сеанс набора статистики на пучке отрицательных пионов с импульсом 1.5 ГэВ/с. Далее в ГАНИЛ (GANIL, Франция) был проведен эксперимент Е286 по изучению 40Ar -I- 58Ni взаимодействия при энергии 77 МэВ/нуклон.

4. Создан комплекс программ для обработки информации, полученной в ходе эксперимента Е286.

5. С использованием созданного комплекса программ проведены калибровки всех 63-х каналов спектрометра для вычисления времени пролета, используя 7-пик.

6. Для выделения одно- и двухзарядных частиц с использованием амплитудных сигналов тонкого счетчика SYREP и детектора DEMON сделаны калибровки индивидуально каждого канала установки.

7. Для идентификации заряженных частиц разных сортов использовалась зависимость амплитудного сигнала (энергетических потерь частиц в веществе детектора) от времени пролета. Для этого подобраны коридоры выделения р, d, Т,3 Не, 4Не на зависимости амплитудного сигнала от времяпролетного сигнала детектора DEMON индивидуально для каждого канала установки.

8. Для расчетов кулоновского взаимодействия при малых относительных импульсах таких пар как р 4Не, р 3Не, рТ, d 3Не и dT модифицирована программа Ледницкого.

В результате проделанной работы были получены следующее результаты:

9. Инклюзивные спектры образования п, р, d, Т3 Не,4 Не в 40 Аг + 58 N г взаимодействии при энергии 77 МэВ/нуклон.

10. Корреляционные функции для восьми пар р 4Не, п 4Не, d 3Не, dT, р 3Не, пТ, п 3Не и рТ в реакции 40Аг +58 Ni при энергии 77 МэВ/нуклон.

11. Разработан оригинальный подход для анализа корреляционных функций, объединяющий корреляционные функции этих восьми пар в четыре изотопически симметричные пары.

12. Оценены пространственно-временные размеры области излучения различных частиц во взаимодействии 40Аг + bSNi энергии 77 МэВ/нуклон.

На основании полученных данных были сделаны следующие выводы:

1. Предложенный оригинальный подход, основанный на совместном анализе корреляций в изосимметричных парах вторичных частиц, показал себя эффективным средством изучения корреляций с участием легких ядерных фрагментов (а возможно, и более тяжелых фрагментов ядра) при малых относительных скоростях в случаях, когда наиболее сложная часть описания корреляционных функций (учет сильного взаимодействия в конечном состоянии) отсутствует.

2. Кулоновское взаимодействие с ядром-остатком не разрушает корреляционную картину в парах частиц, обладающих различным зарядом. Такую возможность обсуждали в связи с отсутствием корреляций пр при наличии корреляций рр и пп. Однако полученные данные о корреляциях в системах пТ, п 3Не, п 4Не отвергают подобную интерпретацию.

3. Впервые обнаружен эффект деструктивных корреляций в системе пТ. Аналогичный эффект виден и в корреляциях р 3Не, но нетривиальность пары пТ состоит в отсутствии эффекта кулоновского отталкивания. Предложена интерпретация эффекта, которая основана на предположении, что в системах с избыточным количеством нуклонов одного знака могут проявляться эффекты ферми-статистики. В рамках предложенной гипотезы получена оценка пространственш временных размеров источника пары нейтрона и тритона, которая согласуется с размерами, полученными для других исследованных пар.

4. Проведенный анализ корреляционных функций с участием легких фрагментов, р 4Не, п 4Не, d 3Яе, dT, р 3Яе, пТ, п 3Яе и рТ, измеренных в 40Ar58Ni взаимодействии при энергии 77 МэВ/нуклон, показал что величина времени протекания процесса масштаба 100 — 300фм/с. Эта величина корреспондирует с результатами других экспериментов.

В заключение мне хочется выразить свою искреннюю признательность и благодарность научному руководителю Ставинскому Алексею Валентиновичу, а также Лексину Георгию Александровичу за постоянный интерес и внимание к работе. Я очень признателен Воробьеву Леониду Сергеевичу за полезные замечания и конструктивные предложения. Хочется также поблагодарить Рихарда Ледницкого и Владимира Львовича Любошица за критические замечания, ценные советы и помощь в осмыслении экспериментальных результатов. Я искренне признателен руководителю эксперимента Е286 Яну Плюте, Барбаре Эразмус и всему коллективу коллаборации Е286 за возможность проведения эксперимента. Благодарю всех, кто способствовал созданию этой диссертации.

1. J.Pluta,.,K.Mikhailov,., et al. "Nuclear interferometry for two-nucleon system (Experiment E286 at GAN1.)". Nukleonika Vol.43(3) (1998) p.321-326.

2. J.Pluta,.,K.Mikhailov,., et al. "Two-neutron interferometry measurements." Nucl. Instr. Meth. A411 (1998) p.417-429.

3. J.Pluta,.,K.Mikhailov,., et al. "Two-nucleon correlations at small relative velosities in heavy ion collisions." Acta Phys. Pol. B31 (2000) p.371-377.

4. M. Przewlocki.,K.Mikhailov,., et al. "First Results From Two-Nucleon Interferometry Experiment, E286, at GANIL" Acta Phys. Pol. B31 (2000) p.379-374.

5. J. Pluta,., K. Mikhailov, et al. "Two-neutron correlations at small relative momenta in 40Ar +197 Au collisions at 60MeV/nucleon". Eur. Phys. J. A9 (2000) p.63-68.

6. K. Wosinska,.,K.Mikhailov,., et al. "Parameters of Emitting Sources in Ar-Ni Reaction at 77 MeV/u" Acta Phys. Pol. B33 (2002) p.507-513.

7. K.Mikhailov,et al. "Data on light-fragment correlations in 40Ar +58 Ni at 77MeV/nucleon". Eur. Phys. J. A18 (2003) p.645-651.

8. C. Schwarz et al., Phys. Rev. C48 (1993) p.676-687.

9. Л.Д. Ландау Ж. Эксп. Теор. Физ. 32 (1957) с.59.

10. Z.Basrak et al., Nucl.Phys. A624 (1997) p.472; Z.Basrak, Nukleonika 43 (1998) p.337.

11. G. F. Bertsch, H.Kruse, and S. Das Gupta, Phys. Rev. C29 (1984) R673; J. Aichelin and G. Bertsch, Phys. Rev. C31 (1985) p.1730; W.G. Gong, W. Bauer, C.K. Gelbke, and S. Pratt, Phys. Rev. C43 (1991) p.781.

12. H. Kruse, В. V. Jacak, and H. Stocker, Phys. Rev. Lett. 54 (1985) p.289; J. J. Moli-toris and H. Stocker, Phys. Rev. C32 (1985) R346.

13. Ch. Hartnack, Rajeev K. Puri, J. Aichelin, Eur.Phys.J. A1 (1998) p.151; arXivrnucl-th/9811015 vl 4Nov 1998.

14. H. Sato and K. Yazaki, Phys. Lett. B98 (1981) 153.

15. M. Cronqvist et al., Phys. Lett. B317 (1993) p.505-509.

16. В. Ыогёп, В. Jacobsson et al., CORINNE 90 Workshop in Nantes, France, June 28-30 1990. Cosmic and Subatomic Physiscs Report. LUIP 9009. September 1990.

17. S. T. Butler, C. A. Pearson, Phys. Rev. v.129, 2 (1963) p. 836-844.

18. A. Schwarzchild, C. Zupancic, Phys. Rev. v. 129, 2 (1963) p.845-862.

19. William A.Friedman, Phys.Rev. C60 (1999) 014601.

20. R.Hunbry-Brown and R.Q.Twiss, Phil.Mag. v.45 (1954) p.663.

21. R.Hunbry-Brown and R.Q.Twiss, Nature v.77 (1956) p.1046.

22. G. Goldhaber et al., Phys.Rev.Lett. v.3 (1959) p.181.

23. G. Goldhaber et al., Phys. Rev. v.120 (1960) p.300.

24. В. Г. Гришин, Г. И. Копылов, М. И. Подгорецкий, ЯФ 13 (1971) с.1116.

25. Г. И. Копылов, М. И. Подгорецкий, ЯФ 18 (1973) с.656.

26. G.I. Kopylov, Phys.Lett. 50В (1974) р.472.

27. G. Cocconi, Phys.Lett. 49В (1974) р.459.

28. А. В. Migdal, JETP 28 (1955) р.1.

29. К. W. Watson, Phys.Rev. 88 (1952) р.1163.

30. S. Е. Koonin, Phys.Lett. В70 (1977) р.43-47.

31. М. Gyulassy, S. К. Kauffmann, L. W. Wilson, Phys.Rev. С20 (1979) р.2267.

32. А. М. Baldin, Nuovo Cim. 8 (1958) р.569.

33. А. М. Балдин, ЖЭТФ 38 (1960) р.579.

34. А. М. Балдин, Труды ФИАН СССР. М.: Изд. АН СССР (1963) с.3-36.

35. R. Lednicky, V. L. Lyuboshitz, SovJ.Nucl.Phy8. 35 (1982) 770; Ледницки Р., Лю-бошиц В.Л., ЯФ 35 (1982) с.1316.

36. Г.И. Копылов, М.И. Подгорецкий. ЯФ 15 (1972) с.392-399.

37. Г.И. Копылов, М.И. Подгорецкий. ЯФ 18 (1973) с.656-666.

38. М. И. Подгорецкий. ЭЧАЯтом 20, вып. 3 (1989) с.628-668.

39. D.H. Boal, С.-К. Gelbke,B.K. Jennings, Rev.Mod.Phys. v.62 (1990) p.553-602.

40. U.A. Wiedemann, U. Heinz, Phys.Rep. 319 (1999) p.145-230.

41. R.M.Weiner, Phys.Rep. 327 (2000) p.249-346.

42. M. Lisa et al. (E895 Collaboration), Phys. Rev. Lett. 84 (2000) 2798; ibib, Nucl. Phys. A661 (1999) p.444c.

43. I.G. Bearden et al. (NA44 Collaboration), Eur. Phys. J. C18 (2000) p.317.

44. R. Ganz et al. (NA49 Collaboration), Nucl. Phys. A661 (1999) p.448c; ArXiv:nucl-ex/9808006.

45. M.M. Aggarwal et al., (WA98 Collaboration), Eur. Phys. J. C16 (2000) p.445.

46. C. Adler et al. (STAR Collaboration), Phys. ReV. Lett. 87 (2001) 082301; ArXiv:nucl-ex/0107008.

47. W.Bauer, C.K. Gelbke, and S. Pratt, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 42 (1992) p.77; U. Heinz and B. Jakac, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 49 (1999) p.529.

48. S. Pratt, T. Csorgo and J. Zimanyi, Phys. Rep. C42 (1990) 2646.

49. D.H. Rischke, Nucl. Phys. A610 (1996) p.88.

50. D.H. Rischke and M. Gyulassy, Nucl. Phys. A608 (1996) p.479.

51. G. Bertsch, M. Gong, and M. Tohyama, Phys. Rev. C37 (1988) 1896; G. Bertsch, Nucl. Phys. A498 (1989) p. 173.

52. C.M. Hung and E.V. Shuryak, Phys. Rev. Lett. 75 (1995) p.4003.

53. H.Appelshauser et al.(NA49 Collaboration), Eur. Phys. J. C2 (1998) p.661.

54. S. Pratt, Phys. Rev. D33 (1986) p.1314.

55. Yu.M. Sinyukov et al., Nucl. Phys. A498 (1989) p. 151.

56. I.Juricic et al.(MARKII Collaboration), Phys.Rev. D39 (1989) p.l.

57. B. Kerbikov, A. Stavinsky, V. Fedotov, arXiv:hep-ph/0402054 v3 24 Mar 2004.

58. J.Z.Bai et al., Phys. Rev. Lett. 91 (2003) 022001.

59. A.E. Кудрявцев, Б.Л. Дружинин, B.E. Тарасов, Письма в ЖЭТФ том 63 с.221-226.

60. Б.М. Абрамов и др.ЯФ 57 (1996) с.850; В.М. Abramov, Z. Phyz. С69(3) (1996) .

61. D.O. Handzy et al., Phys. Rev. C50 (1994) p.858-870.

62. M.A. Lisa et al., Phys.Rev.Lett. 71 (1993) p.2863-2866.

63. L. Martin, C.K. Gelbke, B. Erazmus, R. Lednicky, Nucl. Phys. A604 (1996) p.69-80.

64. S. Pratt and M. B. Tsang, Phys. Rev. C36 (1987) 2390-2395.

65. H. Appelshauser et al. (NA49 Collaboration), Phys. Lett. B467 (1999) p.21-28.

66. C.Schwartz et al.(ALADIN Collaboration), nucl-ex/9704001; R.Fritz et al.(ALADIN Collaboration), nucl-ex/9704002.

67. S.Panitkin et al.(E895 Collaboration), nucl-ex/9905003.

68. Y.D. Kim, R.T. de Souza, C.K. Gelbke, W.G. Gong and S. Pratt, Phys. Rev. C45 (1992) p.387-395.

69. T.C. Sangster et al,Phys. Rev. C47 (1993) R2457-R2461.

70. D. Fox et al., Phys. Rev. C47 (1993) R421-R424.

71. Y.D. Kim et al., Phys.Rev.Lett. 67 (1991) p.14-17.

72. Y.D. Kim et al., Phys.Rev. C45 (1992) p.338-352.

73. Ю.Д.Баюков и др., ЯФ 52 (1990) 480-488. Yu.D.Bayukov et al., Sov.J.Nucl.Phys. 52 (1990) 305-311.

74. Zhi Yong He et al. Nucl. Phys. A620 (1997) pp.214-228.

75. G.Imme et al.(ALADIN Collaboration), nucl-ex/9607003

76. V. Serfling et al., nucl-ex/9801006, Phys.Rev.Lett. 80 (1998) pp.3928-3931.

77. R. Kotte et al. (FOPI Collaboration), Eur.Phys.J. A6 (1999) pp.185-195.

78. J.Pochodzalla et al., Phys. Rev. C35 (1987) pp.1695-1719.

79. D.R. Bowman et al., Phys.Rev.Lett. 70 (1993) p.3534.

80. D.R. Bowman et al., Phys.Rev. C52 (1995) p.818.

81. B. Erazmus et al., Nucl. Phys. A538 (1995) p.395-400.

82. R. Lednicky, V. L. Lyuboshitz, Proc. Int. Workshop on Particle Correlations and Interferometry in Nuclear Collisions, CORINNE 90, Nantes, France, 1990 (ed. D.Ardouin, World Scientific, 1990) p.42.

83. R. Lednicky, V. L. Lyuboshitz, Heavy Ion Physicsv.3 (1996) p.93.

84. Г.И. Копылов, ПРЕПРИНТ ОИЯИ P2-7211 (1973) ДУБНА.

85. Г.И. Копылов, М.И. Подгорецкий.ПРЕПРИНТ ОИЯИ Р2-8512 (1975) ДУБНА.

86. A. V. Stavinskiy, K.R. Mikhailov, A. V. Vlassov, B. Erazmus, G. Renault, "Some new aspects of femtoscopy at high energy". Warsaw STAR Meeting 2003 (to be published in Nukleonika 2004, Suppl. 1/2004).

87. I.Tilquin et al., Nucl. Instr. Meth. A365 (1995) pp.446-461.

88. S.Mouatassim et al.,Nucl. Instr. Meth. 359A (1995) pp.530-536; S.Mouatassim et si.,Preprint Centre de Recherches Nucleaires CRN 94-68 (1994) Strasbourg.

89. M.Moszynski et al.(DEMON Collaboration), Nucl. Instr. Meth. A343 (1994) pp.563572.

90. P.Desesquelles et al., Nucl. Instr. Meth. A307 (1991) pp.336-373.

91. M.Moszynski et al.(DEMON Collaboration), Nucl. Instr. Meth. A317 (1992) pp.262272.

92. C.F.Williamson, J.-P. Boujot, J. Picard. Tables of range and stopping power of chemical elements for charged particles of energy 0.5 to 500 MeV. Rapport CEA-R 3042 (1966).

93. M.Cronqvist et al., Nucl. Instr. Meth. A317 (1992) 273-280.

94. Yu.Bayukov et al., Phys.Lett. B189 (1987) 291.

95. F.R.Lecolley et al., Nucl. Phys. A620 (1997) 327.

96. S. Fiarman, W. E. Meyerhof, Nucl.Phys. A206 (1973) p.l; D. R. Tilley, H. R. Weller, G. M. Hale, Nucl.Phys. A541(1992) 1.

97. F. Ajzenberg-Selove, Nucl. Phys. A490 (1988) 1.

98. Л.Д. Ландау, E.M. Лифшиц, Квантовая механика М.:Наука 1974, §§130, 133, 136, 138.

99. H.H.Gutbrod et al., Phys. Rev. Lett. 37 (1976) pp. 667-670.

100. J.Gosset et al., Phys. Rev. C16 (1977) pp.629-657.

101. L.Anderson et al., Phys. Rev. C28 (1983) pp.1224-1245.

102. P.Pawlowski et al.(INDRA Collaboration), Eur. Phys. J. A9 (2000) pp.371-383.

103. D. R. Tilley, H. R. Weller and H. H. Hasan Nucl. Phys. A474 (1987) pp.1-60.

104. A.Ohnishi et al., Nucl. Phys. A670 (2000) p.297-300; A.Ohnishi et al., nucl-th/9903021.

105. J. Galazka-Friedman et al., Z. Phys. A435 (1993) p.125-129.

106. H. de Vries, C. W. de Jager, and C. de Vries, Atomic Data and Nuclear Data Tables v. 36 (1987) p.495.

107. О. Бор, Б. Моттельсон. "Структура атомного ядра." Том.1, стр. 142-144.

108. Федеральное Государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр Российской Федерации' Институт теоретической и экспериментальной физики»

109. Россия, 117218,Москва, Б.Черемушкинская 25, Тел.(095) 123-80-93,123-31-95, Факс (095) 127-08-33.E-mail: director@itep.ru

110. Российская государственная библиотека1. На№от101000, Москва, ул. Воздвиженка 3

111. ГО направлении 1-го экз. диссертации в биб-ку!