Изучение реакций 3He+p - p+p+d и 3He+p - p+p+p+n при импульсе ядер 3He 2,5 ГэВ/с с помощью жидководородной пузырьковой камеры диаметром 80 см. тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Введение

Глава I, Взаимодействие нуклонов с легкими ядрами при промежуточных энергиях (Обзор литературных данных)

§ I. Общие характеристики ядерных реакций в малонуклонных системах.

§ 2. Основные экспериментальные данные

§ 3. Нерелятивистские диаграммы Фейнмана и ядерные вершинные константы.

§ 2. Экспериментальные результаты и их сравнение с теоретическими расчетами . . 68

§ 3. Заключение.79

Глава У. Определение ядерной вершинной функции и ядерной вершинной константы распада из реакции zf/ep^.ppol при импульсе ядер гелия 2,5 ГэВ/с

§ I. Введение.80

§ 2. ЯВФ и ЯВК распада 3Уе.-*рг1 в потенциальной модели. 80

§ 3. Диаграмма квазисвободного рр- рассеяния.82

§ 4. Методика отбора событий, отвечающих диаграмме квазисвободного рр- рассеяния на ядре 3Не. . 84

§ 5. Полученные результаты и выводы . 89

Заключение.95

Благодарности . 98

Литература.99

ВВЕДЕНИЕ

Изучение взаимодействий элементарных частиц с легчайшими ядрами играет важную роль в исследовании свойств нуклон-нуклонных взаимодействий, структуры ядра и позволяет получить информацию о возможных механизмах ядерных реакций. Фундаментальный характер для адронной физики имеет природа и количественные оценки взаимодействия между нуклонами» Об этом взаимодействии можно судить, исследуя вершинные функции ядер и структуру ядерных волновых функций,

К настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по взаимодействию частиц с легкими ядрами. Практически все последние работы по этой тематике выполнены с применением электронной аппаратуры для регистрации продуктов реакции. Общей чертой этих экспериментов является ограниченная область измерения кинематических переменных. Методика пузырьковых камер в этом смысле обладает преимуществом, так как позволяет изучать распределения по любым переменным в практически полном фазовом объеме.

Настоящая работа посвящена изучению реакций jO+p-f-cC (I) при импульсе налетающего ядра 3Не 2,5 ГэВ/с, а также определению ядерной вершинной функции и ядерной вершинной константы распада ^Нг-*рсС . Для изучения этих реакций применялась жвдководо-родная пузырьковая камера ИТЭФ диаметром 80 см.

Изучаемые реакции имеют ярко выраженный характер прямых процессов, в которых происходит квазиупругое рассеяние протона (в антилабораторной системе) на частицах ядра. Эти процессы привлекают внимание физиков тем, что экспериментальные данные в этом случае допускают детальный теоретический анализ.

Диссертация состоит из пяти глав.

В первой главе представлен обзор имеющихся в литературе экспериментальных данных по реакциям квазиупругого рассеяния на легких ядрах (3Не и 3Н) и их сравнение с рядом теоретических моделей прямого взаимодействия.

Вторая глава посвящена описанию постановки эксперимента и методике обработки экспериментального материала. Подробно рассмотрена обработка событий по программам геометрического восстановления и кинематического анализа, идентификация и каталогизация событий, сервисная система для работы с физической статистикой.

В третьей главе приведено изложение полученных результатов для реакции (I). Рассмотрены основные распределения: по косинусу угла квазиупругого рр- рассеяния, по углу Треймана-Янга, по импульсам вторичных протонов, по эффективным массам продуктов реакции, по импульсу дейтрона-спектатора. Эти распределения сравниваются с расчетами по полюсной модели.

В четвертой главе представлены результаты исследования реакции (2). Приведены распределения по основным импульсным, угловым и массовым характеристикам четырехнуклонной системы в конечном состоянии. Эти распределения сравниваются с предсказаниями полюсной модели, учитывающей взаимодействие нуклонов-спекта-торов в конечном состоянии.

Пятая глава посвящена определению из экспериментальных данных по реакции (I) ядерной вершинной функции и ядерной вершинной константы распада ядра 3Не на р^ - систему. Проведено сравнение полученных результатов с имеющимися в настоящее время экспериментальными и теоретическими данными,

В заключении кратко изложены основные результаты исследования.

Материалы диссертации были доложены наУП Семинаре по проблемам физики высоких энергий в Дубне (1984 г.), на II Симпозиуме по нуклон-нуклонным и адрон-ядерным взаимодействиям в Гатчине (1984 г.), на IX Европейской конференции по проблеме нескольких тел в Тбилиси (1984 г.), на Сессии отделения ядерной физики АН СССР 1984 года, а также представлены на XXII Международную конференцию по физике высоких энергий в Лейпциге (1984 г.).

2. D.R.Lehman. Quasifree proton-proton and proton-deuteron scattering on ^ He. Phys, Rev., C6, 2023, 1972.

3. R.Frascaria et al. Quasifree proton-proton scattering on -^ He. Nucl. Phys., AI78, 307, I97I; Proc. of the Int. Conf. on Few Particle Problems in the Nucl. Phys., Los Angeles, 1972.

4. B.J.Wielinga et al. The reaction '^ Hep .> ppd studied with BOL at

5. HeV "^ He incoming energy. Nucl. Phys., A383, II, 1982.

6. Л.Д.Блохищев, И.Борбей, Э.И.Долинский. Ядерные вершинные константы. ЭЧАЯ, 8,1189, 1977.

7. И.С.Шапиро. Теория прямых ядерных реакций. М., Госатомиздат,1963; Некоторые вопросы теории ядерных реакций при высоких энергиях. УФН, 92, 549, 1967.

8. Л.Д.Блохинцев. Диаграмглные ме.тоды в теории прямых ядерных реакций. М., МИФИ, I97I.

9. M.J.Frit ts , P.D.Parker. Final-state interaction and a comparison 3 "z of the H(p,pp)nn and •^ He(p,pp)pn reactions. Nucl.Phys. ,AI98,109, 1972.

10. K.M.Watson. The effect of final state interactions on reaction cross section. Phys. Rev,, 88, 1163-1171,1952; А.Б.Мигдал. ЖЭТФ, 34, 382, 1955. -: 100 -

11. A.A.Cowley et al. A comparison of the -'^ He(p,pp)d and He(p,pd)p reactions. Kucl. Phys., A220, 429, 1974.

12. P.Kitching et al,Reactions (p,pd) and (p,pp) on Helium-3 at 590 MeV. Phys. Rev., C6, 769, 1972.

13. G.Jacob, T.Maris. Quasi-free scattering and nuclear structure, Rev. of Mod. Phys., 28» -^ 21» 1966.

14. I.Slous et al. Anomalies in quasifree scattering from p+ He reactions. Phys. Rev. Lett., 27, 751-754, I97I.

15. K.Holinde, R.Machleidt. Momentum-space OBEP, two-nucleon and nuclear matter data. Nucl, Phys., A247, 495-520, 1976; R.Reid. Local Phenomenological nucleon-nucleon potentials. Ann. Phys.,50,411,1968. 3 3

16. D.R.Lehman. Quasielast ic Electron Scat ter ing from ''^ He and "^E* Phys. Rev., C3, 1827, I97I .

17. Л.Д.Блохинцев, З.И.Долинский, В.В.Туровцев, Вестник Московско- гв Университета. I , 49, 1967.

18. W.Tobocman. Theory of direct nuclear reactions. Oxford university press, I96I.

19. Л.Д.Блохинцев, Э.И.Долинский, В.С.Попов. Аналитические свойства нерелятивистскшс диаграмл. ЖЭТФ, I636-I646, 1962; ЖЭТФ, 43, I9I4, 1962; ЖЭТФ, 43, 2290, 1962. ", ,

20. Л.Д.Блохинцев, И.АТШварц. Вершинная константа для вершины t--*o^/i ЯФ, 31, I570-I573, 1980.

22. В.Й.Туровцев, Р.Ярмухамедов. Определение вершинных констант из реакций однонуклонной передачи. ЯФ, 17, 62, 1973.

24. А.Р.Аль-Хор, Л.Д.Блохинцев, И.А.Шварц. Полюсной механизм для реакций ^HeCn,pff/ и ^H^pfH . Изв.АН СССР, Сер. физ., 34, 2I92-2I97, 1970. - lOI -

25. L.S.Kisslinger. Analysis of p-^ He Elastic Scattering Using Analyticity. Phys. Lett., B47, 93, 1973.

26. L.S.Kisslinger, K.Hichols. Coulomb corrections for extracting spectroscopic factors using analyticity. Phys. Rev,, 012,36,1975.

27. S.Dubnicka et al. Determination of the coupling constants Hdn, •^ З "5 3 H НТГ and He Heir from data on the differential cross sections. Kucl. Phys., A217, 535-545, 1973.

28. M.P.Bornard et al. Coupling constants for several light nuclei from a dispersion analysis of nucleon and deuteron scattering amplitudes. Kucl. Phys., A294, 492-512, 1978.

29. G.R.Plattner et al. Accurate Determination of the Hedp and Hepd Coupling Constants. Phys. Rev. Lett., 29, 127, 1977.

30. M.P.Locher. Conformal Mapping in the Energy Variable and Nuclear Coupling Constants. lucl. Phys., A25I, 493-501, 1975.

31. B.A.Girard,M.G.Ii'uda. Asymptotic normalization parameter of the triton. Phys. Rev., GI9, 583-591, 1979. 33» M.P.Locher, T.Mizutani. The use of analyticity in nuclear physics. 46, 45-92, 1978.

32. G.F.Chew, i'.ii.Low. Unstable particles as targets in scattering experiments. Phys. Rev., 113, 1640-1648, 1959.

33. I.Borbely. the Singularity Subtraction Method for Extracting Spectroscopic information from Nuclear Reaction Data. fhys. Lett., 49B, 325, 1974.

36. А.Г.Ситенко Теория ядерных реакций. М., Энергоатомиздат, 1983. - 102 -

37. Л.Д.Фаддеев. Теория рассеяния для систеглы из трех частиц. ЖЭТФ, 39, I459-I467, I960.

38. А.Г.Ситенко, В.Ф.Харченко. Связанные состояния и рассеяние в системе трех частиц. УФН, 103, 469-528, I97I.

39. H.Meier-Hajduk et al. Quasi-elastic scattering from "^ He, Nucl. Phys,, A395, 332-348, 1983.

40. В.Б.Беляев и др. Константа связи Tdn для потенциала Брес- селя-Кермана-Рубена. Препринт ОИЯИ P4-8I58, 1974.

41. В.Б.Беляев и др. Константы связи Tdn. и Та п. для локальных потенциалов. ЯФ, 24, 44-51, 1976.

42. А.Вгассо et al. Study of two-nucleon wave functions in % e , Phys. Rev. Lett,, ^ Or I74I-I744, 1983.

43. P.S.Khanna, High^energy electron scattering and nuclear structure. Nucl. Phys., AJ65, 475, I97I; T.C.Gunn and T.Irving Philos. Mag., 42, 1353, I95I. p , .

44. H.G,Pugh et al. The (p,2p) reaction on H,-^ He and % e , Phys. 1.ett., 46B, 192, 1973.

45. E.F.Redish et al. Off-Shell Effects in Knockout Reactions. Phys. Rev., C2, I665-I677, 1970. ^

46. А.В.Блинов и др. Изучение реакции Нер-^рроС щж импульсе ядер ^ Не 2,5 ГэВ/с. ЯФ, 40, I387-I392, 1984; Препринт ИТЭФ-47, 1984.

47. А.В.Блинов и др. Основные характеристики реакции Нер-*рррг1 при ишульсе ядер '^ Не 2,5 ГэВ/с. ЯФ, 41, 719-724, 1985; Препринт ИТЭФ-93, 1984.

49. Б.С.Волков и др. Современная система обработки снимков с 80- -см жидководсродной камеры ИТЭФ. Препринт ИТЭФ-120, 1982.

50. В.В.Дробот. Система сервиса для работы со статистическим материалом, полученным на 80-см жидководсродной камере ИТЭФ. Препринт ИТЭФ-159, 1982. - 103 -

51. Я.М.Селектор. Докторская диссертацияТТГГЭФ, 1970.

52. Г.В.Бекетов и др. Жидководсродная пузырьковая камера диаметром 80 см. Препринт ИТЭФ-49, 1973.

53. Пузырьковые камеры (под редакцией Н.Б.Делоне). М., 1973.

54. В.Б.Глаголев и др. Организация каталога данных на файлах прямого доступа. Сообщение СИЯЙ 10-81-699, I98I.

55. Н.А.Буздавина и др. Система INDEX ДЛЯ обработки фильмовой информации. Сообщение ОИЯИ 10-81-700, I98I.

56. А.В.Федотов. Препринт ИТЭФ-122, 1983.

57. П.Н,Говорун и др. Принципы организации и структура модульной системы программ обработки экспериментальных данных (HYDRA ) ЭЧАЯ, 6, 743-775, 1975.

58. А С П Програг.ма обработки наблюдений в водородной камере. Препринт ИТЭФ-428, 1966. 6 3 . HYDRA System Manual. CERN, 1973-

59. Д.А.Толкачев,СП.Федотов,В.Н.Шуляченко. Идентификация событий водородной камеры с помощью ЭВМ. Препринт ИТЭФ-107, 1979.

60. Д.А.Толкачев, О.П.Федотов. Фильтрация снимков водородной камеры в режиме минимального указания. Препринт ИТЭФ-105, 1979.

61. К.Суп. Пузырьковая камера. Измерение и обработка данных. "Наука", М., 1970.

62. Ю.П.Арпишкин и др. Структура кинематической програшш, используемой на БЭСМ-6 в системе HYCRA . Препринт ИТЭФ-101, 1978.

63. Г. Крамер. Математические методы статистики. М.,"Мир",1975.

64. И.А.Банюшин и др. О механизме реакции Нр-^ррап при импульсе ядер трития 2,5 ГэВ/с. ЯФ, 35, 90-104, 1982.

65. I.S.Shapiro et al. Treiman-Yang criterion for direct nuclear reaction. Nucl. Phys,, 355, 1965.

66. Ch.Hajdtik et al. A convinient analytical form for the triton wave function. Hucl. Phys., A357, 13, 1980.

67. P.Bosted, J.M.Laget. Electromagnetic properties of the 1Ш system. The 3r«2>-*i>^ ''reaction. Hucl. Phys., A296. 413, 1978.

68. I,И.Barbour, A.C.Phillips. Photodisintegration of three-particle nuclei. Phys. Rev. Lett., 19, I388-I390, 1967; Л.Д.Блохинцев, И.А.Шварц. Вестник Моск. Ун-та, сер.физ. и астр.,- 5, 523, 1972.

69. Y.Yamaguchi. Two-Hucleon Prohlem When the Potentials is Nonlocal hut Separable. Phys. Rev., 2^, I628-I634, 1954; A,G.Siten-•ко, V.F.Kharchenko. Hucl. Phys., 4g, 15, 1963.

70. Ю.Л.Петровых. Кандидатская диссертация. Серпухов, 1980.

71. Л.Д.Блохинцев, Э.И.Долинский. Проблема многих тел и прямые ядерные реакции. Вершинные функции в задаче трех тел. ЯФ,^,797,1967, А, % He nucleus momentum, Moscow preprint ITEP-I30, I98I.

72. S.Klarsfeld. Some remarks about Coulomb effects on vertex parts. Huovo Cimento, 39, 975-978, 1965. 83, П.О.Джамалов, Э.И.Долинский. Реакции срыва заряженных частиц, приводящие к слабосвязанным состояниям конечных ядер. ЯФ,14,

73. I97I. — 84, В.м!колыбасов, Г.А.Лексин, И.С.Шапиро. Механизм прямых реакций при высоких энергиях. УФК, П З , 239-284, 1974.

74. Л.Д.Блохинцев, А.И.Веселов, И.М.Народецкий. Эффекты/о«^- перерассеяния в реакций 'tp>pca при промежуточных энергиях. ЯФ, 37, 312, 1983. ' ' - 105 -

75. R.A.Arndt et al. Kucleon-nucleon partial-wave analysis to I GeV. Phys. Rev., D28, 97-122, 1983.

76. T.R.Mongan. Separable-Potential Fits to Kucleon-Kucleon Scattering Data, Phys. Rev,, 175, 1260-1274, 1968; Separable-Potential Models of the Kucleon-Kucleon Interaction. Phys. Rev., 178, 1597-1611,1969

77. J,L.Friar et al, Trinucleon asymptotic normalization constants including Coulomb effects, Phys. Rev., C25, 16X6-1631, 1982.

78. Y.E.Kim, Muslim. Asymptotic Normalization of the Triton D State. Phys. Rev. Lett., 42, I328-I33I, 1979.

79. E.P.Harper, D.R.Lehman, F.Prats. Triton S-Wave Asymptotic Norma lization Constants. Phys. Rev. Lett., 44, 237-240, 1980,