Изучение свойств "мягких" пи-мезонов, образованных в пи-12С-взаимодействиях при Р/пи- = 40 ГэВ/с тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

' V ___ ) ^ П

•ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

; ■ : г:

1-92-422

ГУСЕЙНАЛИЕВ Яшар Гусейнали оглы

УДК 539.12

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ "МЯГКИХ" тт-МЕЗОНОВ, ОБРАЗОВАННЫХ В тГ 12С-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ Р - = 40 ГэВ/с

V

Специальность 01.04Л6. - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 1992

Работа выполнена в Азербайджанском Национальном Аэрокосмическом Агентстве.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник

кандидат физико-математических наук

Ианеб^тцев Юрий Анатольевич

Сулейманов Маис 1Сязим оглы

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Ангелов Николай

Смирнитский Александр Владимирович

Ведущее научно-исследовательское учреждение : Научно-исследовательский институт ядерной физики Московского государственного университета.

» 40

сс Защита диссертации состоится

01,04,

1993г.

в " 'I ^ " часов на заседании специализированного совета

Д-047.01.02 в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований. г.Дубна Московской области.. Лаборатория высоких энергий.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛВЭ ОИЯИ.

•Автореферат разослан " 19ЭЗг.

Ученый секретарь специализированного совета

М.Ф.ЛИХАЧЕВ

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Изучение адрон-ядерных взаимодействий при высоких энергиях позволяет получать принципиально новую информацию как о свойствах ядерной материи, так и о свойствах сильных взаимодействий. Результаты, полученные в этом направлении имеют особую актуальность в условиях перехода в новую область -релятивистскую ядерную физику.

Отбор и исследования адрон-ядерных процессов в зависимости от свойств налетаюшего адрона, ядра-мишени и от свойств выделенных по своим кинематическим параметрам вторичных частиц в этих событиях позволяют выявлять более тонкую структуру этих процессов. Такой тодход важен для изучения кварковых степеней свободы ядерной иатерии. Этими обстоятельствами объясняется актуальность циссертационной работы.

Цель работы -анализ свойств яГ12С -взаимодействий с разным шелом идентифицированных протонов: изучение основных свойств Г12С -взаимодействий в зависимости от доли энергии передаваемой 1алетающим яГ-мезоном с импульсом Р^--40ГэВ/с; исследование свойств "мягких" -мезонов, испущенных в зГ12С -взаимодействиях фи Рд-=40ГэВ/с.

Новизна работы заключается в том, что впервые: ) получены и сравнены средние характеристики и инклюзивные ^определения вторичных %± -мезонов и протонов в зависимости от их

поперечного импульса(Рх), кумулятивного числа({3°), кинетической энергии(Т) и угла вылета(Ф) в л.с. во всех яГ12С -взаимодействиях и в событиях с разным числом идентифицированных протонов;

2) получено указание на то, что в %_12С -взаимодействиях при Ря-=40ГэВ/с область больших Рх для вторичных %± -мезонов выделяется граничным значением Рх =0.75ГэВ/с;

3) в оГ12С -взаимодействиях исследованы значения средних мнокественностей(п), -температуры"(То), IV и ¡3° системы %* -мезонов в зависимости от переданной доли энергии первичного тс- -мезона: обнаружено, что инвариантные сечения рождения %± -мезонов в области 10<Др<34ГэВ/с является функцией кинетической энергии(Т)

-мезона и не зависит от переданной доли энергии , т.е. Т в этой области является скейлинговой переменной;

4) в ж-12С -взаимодействиях с одним идентифицированным протоном в угловых распределениях х~ -мезонов с кинетическими энергиями Т<250МэВ при углах вылета §=120° в л.с. наблюдается нерегулярность, когда протон в этих событиях испускается в угловом интервале совд =0.6*0.8.

Научная ценность работы заключается в том, что полученные результаты имеют важное значение для понимания механизма образования -мягких" пионов в адрон-ядерных взаимодействиях, построения реалистичной модели адрон-ядерных взаимодействий на основе кварк-партонных схем взаимодействия.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные экспериментальные результаты могут быть использованы при планировании новых экспериментов по исследованию, взаимодействий адронов и ядер высоких энергий с ядрами.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в виде препринтов НПО Космических исследований г 1*6 < и статей в трудах: 6-ой научно-технической конференции молодых ученых НПО КИ [7}; х Международного семинара по физике высоких энергийгвт.

Апробация работы. Результаты, приведенные в диссертации, докладывались на 6-ой научно-технической конференции молодых ученых и на семинарах лаборатории НПО КИ(г.Баку,1Э88), на научных семинарах научно-экспериментального камерного отдела лаборатории высоких энергий ОИЯИ, на X Международном семинаре по физике высоких энергий(г.Ду6на,ЗЗЭ0>, на рабочем совещании коллабораиии 2-х метровой пропановой пузырьковой камеры (г.Дубна.1992), на научном семинаре ИТЭФ(г.Москва,1Э92).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

Автор защищает следующие результаты:

- экспериментальные данные о свойствах г~'сС -взаимодействий при импульсе Р -=40ГэВ/с с разным числом идентифицированных протоков.

- результаты анализа поведения средних значений характеристик и инвариантных инклюзивных сечений рождения -мезонов в зависимости от доли энергии передаваемой налетающим -мезоном в я~,2С -взаимодействиях при Рх-=40ГэВ/с.

- полученные экспериментальные данные о свойствах "мягких" тг± -мезонов в -взаимодействиях пш Р_--40ГэВ/с.

А

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность решаемой проблемы, определяется цель работы - изучение свойств "мягких- тг -мезонов,.

образованных во взаимодействии налетающего -мезона с ядром углерода при Рх~=40ГэВ/с.

В первой главе приведены: основные технические характеристики • двухметровой пропановой пузырьковой камеры (ДТПК -500), созданной в ЛВЭ ОИЯИ и параметры пучка налетающих х- -мезонов( Облучение камеры производилось вторичными х- -мезонами с импульсом (40±0.24)ГэВ/с на Серпуховском ускорителе У -70); методические особенности обработки данных и получения информации об исследуемых процессах.

Во второй главе приведены результаты»полученные при исследовании инклюзивных свойств %± -мезонов и протонов в х-12С -взаимодействиях с разным числом идентифицированных протонов.- Целью исследования являлось поиск зГ12С -взаимодействий, в которых проявляются коллективные свойства ядерной материи. Использовался метод 4 сопоставления свойств специально отобранных х-12С -взаимодействий с аналогичными свойствами всех х-12С -событий. В качестве критерия отбора бралось число идентифицированных в событии протонов. Считалось, что коллективные свойства ядерной материи наиболее четко могут проявляться в событиях с Пр>2 -многонуклонные события. Полное число таких событий оказалось равной 3571, что составляет =41% от всех х~12С -событий. Для сравнения использовались распределения величины Ek(y)=(dN/dy)2/(dH/dy)1 в зависимости от переменной у, где k-тип частицы(протон или -мезоны), (dN/dy)1 и (dN/dy), -инклюзивные спектры частиц по переменной у во всех -и в многонуклонных х~12С - взаимодействиях, соответственно.

В качестве "у" рассматриваются следующие переменные: поперечный импульс, Рг, ß°=(E-Pu)/MN, где Е, ?п -полная энергия и продольный импульс частицы типа к в л.е., мм -масса нуклона; кинетическая

энергия. Т. Значения величины йк(у) отличные от значений п*/п1=0.96±0.01. п*/п2=1:05±0.01 и п*/5=1.81±0.02 (отношения средних множественностей - -мезонов и протонов в

многонуклонных событиях(со значком *), . и во всех ж-Невзаимодействиях) интерпретировалось как сигнал о динамических эффектах, связанных с многонуклонными процессами.

Сравнения форм инклюзивных спектров вторичных заряженных частиц в зависимости от во всех -и в многонуклонных %~1гс~событиях показало, что во всей изученной области Рх

д. _

Е^ГРП^п* /п1 : Р^ГР^^п* /п£: >=п* /п.

Как видно, увеличение числа взаимодействующих в событии

4- —

нуклонов не приводит к заметному росту Рх для % -и % -мезонов, испущенных в этих событиях.

Анализ распределений функции кк в зависимости от 8° показал:

11 нг г6° 1-п* /п '0.96±0.01 > при В°<1 и р.'х 1.3±0.2) больше чем при значениях (3°>1 :

]) кх < 1.02±0.01 > меньше Н* /п£ < 1.05+0.011 при £°<0.1 и

<1.12±0.02 > больше п^/п, при 3°>0.1:

с. с.

3> в области е°<0.5. гр°1=1.05±0.01 больше >=0.96±0.01.

5 при 3°<0.5. к51" <3°и1.2±0.1> в пределах ошибок равно ^ (¡3° и 1.02±0.05):.

П кри 1.87±0.031 несколько больше п*/п< 1.81 ±0.02) при значениях 5°<1 и йрг|30и1.73±0.04> меньше 5*/5 в области 0°>1.

Избыток кумулятивных я4" -мезонов в многонуклонных процессах можно объяснить примесью неидентифицированных

протонов(релятивистские протоны с импульсами Рр>700Мэв/с>. Результат 2 указывает на ослабление эффекта лидирования в многонуклонных процессах, а результат 3 указывает на то, что в области Р°>о.5 механизмы испускания - и I" -мезонов одинаковы. Наличие такой области, т.е. области р°>0.5 было обнаружено и в других работах(Аношин А.И. и др. Препринт'Объед. ин-т ядер, исслед.: Р1-81-673"». Таким образом, изучение поведение функции в в зависимости от переменной также выделяет кумулятивную область для яг -мезонов с граничным значением В°=0.5.

По данным полученным при исследовании поведения Лт^т можно судить о -том, что увеличение числа нуклонов во взаимодействии не приводит к заметному увеличению Т для зс+ -мезонов и протонов в этих процессах, так как оказалось, что

а) П%* гТ1«ч^/5/0.96*0.02) и 1?ргТ^п*/п( 1.81±0.02* и в пределах ошибок не зависят от Т;

0)ВзсгТН1.17±0.03) на 7% больше п*/п2г1.0Э±0.02> при Т<0.25ГэВ. а и% гТ1=п*/п2 при Т>0.25ГэВ.

Эти результаты указывают на то, что многонуклонные событи* отличаются от всех зГ12С -взаимодействий большим выходоь "мягких" тС -мезонов(Т<250МэВ).

Сравнение инклюзивных спектров вторичных %± -мезонов и протоно! с кинетическими энергиями Т<0.25ГэВ в зависимости от их угла вылетг в л.с.к. дали следующие результаты:

1. н1 г сов^==п*/п ,,<(). 99+0.02) во всей области определения А:

2. Е^сс.ое.'91 =1.4±0.1 в области сое,-9<-0.6, т.е. больше п*/п_

С.

11. 18±0.02 ) :

3. крГсозЭ1 fl.81t0.031 во всей области определения -д. Для те± -мезонов и протонов с 0.25--Т<1ГэВ и для %± -мезонов с

Т>1ГэВ спад) ^сопвь во всей области определения

Таким образом, сравнение инклюзивных распределений %± -мезонов и протонов по Рх, 0°, Т и А в многонуклонных и во всех ос~12С -взаимодействиях показало, что многонуклоннне события в основном отличаются от всех -событий большим выходом "мягких"

-мезонов с Т<250МэВ и совв<:-0.6.

В этой главе также изучались инвариантные дифференциальные сечения рождения -и ж" -мезонов в зависимости от значений их Т в

Ч _ л о

многонуклонных -и во всех % С -взаимодеиствиях. При этом

1ЧТ1 определялось в разных интервалах по исследуемых частиц с целью изучения зависимостей "температур" системы %± -мезонов от их поперечных импульсов. Было обнаружено, что в зависимостях значений "температур" и средних множеотвенностейгп > системы -мезонов как функции Р_|_ происходит смена режима при значении Р±=0.75ГэВ-с. Причем, в области Рх->0.75ГэВ/с вид этих функций не зависит от Рх, от знака заряда % -мезонов и от числа нуклонов, участвовавших во взаимодействии.

Эти результаты в пределах ошибок совпадают с теоретическими расчетами, сделанными с помощью традиционных методов КТП'Арбузов Б.А. ЭЧАЯ,1988г.,т.19,вып.1,с.5-50

В третьей главе приведены результаты исследования зГ12С -взаимо-

действий в зависимости от переданной доли энергии первичного аГ мезона с Рж-=40ГэВ/о, участвовавшего во 'взаимодействии. Как показано в работе(Сулейманов М.К. Доклады АН СССР, 1983, т.273, .»б, с.1359-1363) переданная доля энергии жестко скоррелирована с величиной ' Др= |рж-|-|Рл1» где рх- и рл-векторы 3 -х импульсов в л.с. налетающего (рх--40ГэВ'с) и лидирующего в событии -мезонов, соответственно. Лидирующим считается %± -мезон, обладающий наибольшим импульсом в событий.

Значения величины Др определялись в интервале 10<Др<34ГэВ/с для уменьшения возможного влияния дифракционных процессов (область Др>34ГэВ/с) и "морских" кварков(область Др<10ГэВ/с).

Очевидно, что влияние различных механизмов множественного рождения на энергетический спектр вторичных частиц в. разных интервалах разное. Поэтому инвариантные инклюзивные спектры (£=Еа3о/ар3> %± -мезонов отдельно исследовались в зависимости от их кинетической энергии(Т)-в диапазонах 0<Т<2ГэВ, 2<Т<4ГэВ и 4<Т<6ГэВ. Ввиду статистической необеспеченности более высокоэнергичные %± -мезоны не рассматривались.

Инвариантные дифференциальные сечения рождения яг -мезонов, как функция по Т апроксимировались выражением вида у=А1е-В1Т + Аге~вгт , где А1, А2, В1 и В2 -подгоночные параметры.

Было установлено,что значения А1 и А2 -для х±. -мезонов с Т^эВ, 2<Т<4ГэВ и 4<Т<6ГэВ не зависят от Др: значения А2 в пределах ошибок совпадают для %± -мезонов с 2<Т<4ГэВ и 4<Т<6ГэВ и не зависят от знака заряда % -мезонов.

Значения параметров В^ В2 для %± -мезонов с Т<2ГэВ оказались

не зависящими от Др. Появление двух совершенно различных наклонов (В5 и В2) для системы, выделенных мезонов указывает на то, что при испускании таких частиц имеются по крайней мере два механизма их излучения. ■

Кроме того, было получено, что значения величины В2 для яг -мезонов с Т>2ГэВ не зависят от значений Др и от знака заряда пионов и интервалах 2<Т<4ГэВ и 4<Т<6ГэВ.

Полученные результат» указывают на то, что инвариантные инклюзивные сечения рождения вторичных %± -мезонов с Т<6ГэВ не зависят от Др, т.е. распределение величины 1 в этой области имеет скейлинговый характер.

В этой главе приведены также значения средних множественностей' (п), поперечных импульсовСр^.), кумулятивных чисел(^°) в зависимости от значений Др для системы %± мезонов в разных интервалах их кинетических энергий. Ввиду статистической необеспеченности при анализе Рд^гДр) мы ограничились %± -мезонами с Т<15ГэВ, а при анализе г Ар ч -мезонами с Т<8ГэВ.

Изучение зависимости значений п^Дрч показало, что 1) с ростом Др значения п увеличиваются:

2.) в поведении значений п как функция Др наблюдаются две области: первая область соответствует значениям Др<25ГзВ/с, а вторая область -значениям Др>25ГэВ/с. Изменения характера зависимостей средних множественностей Я" -мезонов в этих областях, по видимому, связаны с разными механизмами их испускания;

3) средние множественности -мезонов с Т<4ГэВ больше, чем -мезонов с Т<4ГэВ при всех значениях Др, а средние множествен -кости яГ-мезонов с Т>4ГэВ в области Др>25ГэВ/с больше, чем -

сезонов с соответствующими кинетическими энергиями в этой области, «о указывает на то, что начиная с Т>4ГэВ проявляется эффект лидирования.

В результате исследований зависимостей рх=^Ар1 и р°=ггДр) 5ыло обнаружено, что

1) зависимость рх=;ггдр) различна для %± -мезонов с Т<4ГэВ. и Т>4ГэВ. В первом случае в области Ар<25ГэВ р^^Ар^сопз^ а в области Др>25ГэВ/с намечается тенденция к уменьшению Рд. с ростом Ар. Для

-мезонов с Т>4ГэВ также имеет место зависимость типа

р^сопзъ; ,

2) При всех значениях Т величина Р°=:Г/Лр> постоянна;

3) Результаты 1 и 2 не зависят от знака заряда % -мезонов.

В четвертой главе исследованы угловые распределения в л.с.к. %± -мезонов при различных кинетических энергиях(Т) в зависимости от угла вылета протона(Фр). Отбирались события с одним идентифицированным протоном. Целью исследования являлось изучение влияния испущенного под разными углами протона на угловые распределения пионов.

В•соответствии с вышесказанным все зарегистрированные в зс~12С -событиях я* -мезоны были разделены на две группу в зависимости от их Т: I группа -яг -мезоны с Т<250МэВ, и группа -чг -мезоны с Т>250МэВ. Не рассматривались -мезоны с Т>1ГэВ из-за их сильной коллимации по отношению к вектору 3-х импульса налетающего -мезона.

В результате было обнаружено: угловые распределения зг -мезонов, с $>90°('задняя полусфера,ЗП) и ' . §<90°(передня? полусфера,ПП) существенно различаются. А в угловых распределения)

"мягких" ^мезонов, вылетающих в ЗП - наблюдается аномалия

при сов^^-0.5, когда протон испускается в угловом интервале 0.6<еовд <0.8(рис.1, в нижнем ряду, слева -седьмое распределение).

Рис.1. Распределения %. -мезонов с 1У250МэВ по по^-.

Верхнее -суммарное распределение, соответствующее <1.

Аномалия для х~р -взаимодействий в соответствующих условиях не наблюдается.

Отсутствие аномалии в угловых распределениях "мягких" -мезонов в я~р -взаимодействиях и наличие б %~С -взаимодействиях указывает на влияние внутриядерных ¡эффектов на процессы рождения этих пионов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В период с. 1985 по 1992гг. с участием автора исследовано свойства, около 9000 пион-углеродных взаимодействий, полученные .

-м.ю-м и м -V

-Й и 03 А ?

путем обработки стереофотоснимков с двухметровой пропановой пузырьковой камеры ЛВЭ ОИЯИ. В результате анализа экспериментального материала получены следующие результаты:

1. Установлено, что многонуклонные %-12С -взаимодействия (с числом протонов п>2) в основном отличаются от всех %~1гС -событий большим выходом "МЯГКИХ" х- -мезонов с кинетическими энергиями Т<250МэВ и углами вылета соб^<-0.6 в л.с.

2. Область больших поперечных импульсов для вторичных зг — мезонов выделяется граничным значением Рц_=0.75ГэВ/с как во всех -так и в многонуклонных %~12С -взаимодействиях. В области Р^О.УБГэВ/с средняя множественность и "температура" системы зг -мезонов в пределах ошибок не зависят от Р±, числа нуклонов, участвовавших во взаимодействии и от знака заряда % -мезонов.

. Обнаруженное граничное значение Рх=0.75ГэВ/с в пределах ошибок согласуется с теоретическим расчетом, проведенным с помощью традиционных методов КТП.

3. Инвариантные дифференциальные сечения рождения яг -мезонов с Т<6ГэВ как функция кинетической энергии пионов не зависят от значений переданной доли энергии первичного -мезона. Средние значения кумулятивного числа для зг -мезонов с Т<6ГэВ так же не зависят от значений переданной доли энергии и знака заряда % -мезонов.

4. В яГ12С -взаимодействиях с одним протоном в угловых распределениях "мягких" -мезонов(Т<250МэВ) наблюдается аномалия с пиком при #^-=120°, когда протон испускается в интервале совФ «0.6-2-0.8 в л.с.к. Аномалия для %~р -взаимодействий в соответствующих условиях не наблюдается. Отсутствие аномалии в

угловых распределениях "мягких" % -мезонов в яГр -взаимодействиях и наличие в яГС -взаимодействиях указывает на влияние

внутриядерных эффектов на процессы рождения этих пионов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агакишиев Г.Н. , Гусейналиев Я.Г.', Сулейманов М.К. Анализ инклюзивных спектров вторичных адронов с Т<1ГэВ, испущенных в зГ12С - взаимодействиях при т\-=40ГэЕ/с. -Баку, 1986, -Эс.(Препринт/НПО Космических исследований.:№29).

2. Лгакчшкев Г.Н.. Г

угловых распределений яг -мезонов с Т<0.25ГэВ, испущенных в многонуклонных яГ12С -взаимодействиях при рх-=40ГэВ/с. -Баку,1987, -Эс.(Препринт/НПО Космических исследований.:B35s.

3. Агакишиев Г.Н., Багиров A.M., Гусейналиев Я.Г., Сулейманов М.К. Изучение зависимостей средних "температур"системы

-мезонов от их поперечных импульсов. -Баку/: 988, -11с. (Препринт/НПО Космических исследований. :ls62).

4. Агакишиев Г.Н., Багчроя A.M., йагеррамов Н.З. , Гусейналиев Я.Г., Сулейманов И.К. Изучение инвариантных инклюзкгнчх сечений ромдения вторичных яг -мезонов в жГ120 -взаимодействиях при р^-=40ГэВ/с. -Баку,1989, -15с. (Препринт/НПО Космических

Jit

исследований.:№70).

5. Агакишиев Г.К., Багиров A.M. Гусейналиев Я.Г., Зулейманов М.К. Изучение зависимости значений среднего поперечного импульса и кумулятивного числа -мезонов, испущенных в эГ12С -взаимодействиях при Р -=40ГэВ/с от переменной /ц>- ¡р^-1- |PJt!. -Баку, 19S0. -7с.(Препринт/НПО Космических исследований.:№89).

6. Агакишиев Г.Н., Багиров A.M., Гусейналиев Я. Г., Сулейманов М.К., Аношин А. И. Об аномалии в угловых распределениях медленных %~ -мезонов. -Баку, 1990. -27сЛ Препринт/НПО Космических исследований. :Ю6).

7. Гусейналиев Я.Г., Сулейманов М.К. Свойства многонуклонных зГ12С - взаимодействий при импульсе р%-=40ГэВ/с и фаза барионных резонансов. //Труды 6-й научно-технической конференции молодых ученых НПО Космических исследований,- 1988г., т.2, с.242-246, вып. J63980-B88//.

8. Agakisiev H.N.. Anoshin A.I.. Bagirov A.M.. Guseinaliev Y.G.. Suleimanov M.K. Proceedings of the X-th International Seminar on High Energy Problems. Relativistic Nuclear Physics&Quar.tum Chromodinamics. Dubna. 14-29 September 1990. p.627-629. New method of search for regular structures in nuclei.

Рукопись поступила в издательский отдел 16 октября 1992 года.