Коэффициенты неупругости в адрон-ядерных взаимодействиях при ускорительных энергиях и энергиях космических лучей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.23 ВАК РФ

.МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛКПИПА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУЛОВОЕО КРЛС1Ю1Ч) ВНАМЕНИ ГОС.У,ЧМ>СТНКННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. VI.В.ЛОМОНОСОВА

H\V4iiO-MC< 'ЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И НС' ГИТ.УТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им Д.В.СКОЬКЛЫШПЛ

Нп правах рукописи УДК r>;ifj.i L'.l .7

ид

j j : ■. .

Я ЦДЛ Р1>И Eli Шарпцддии Мцмадт ни.ч

КОЭФФИЦИЕНТЫ НЕУПРУГОСТИ В АДРОН-ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ УСКОРИТЕЛЬНЫХ ЭНЕРГИЯХ И ЭНЕРГИЯХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

01.04.23 - фишка высоких энергий Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в научно-исследовательском институте ядерной физики и на кафедре космических лучей и физики космоса Московского государственного университета им. М. В .Ломоносова.

Научные руководители: доктор физико-математических наук

Л.Н.( Смирнова,

кандидат физико-математических наук Л.Г.Свешникова.

Официальные отгонкиты: доктор физико-математических наук

Н. Л.Коротких,

кандидат физико-математических наук П.('.Пучков.

Ведущая организации: Институт ядерных исследований РАН, Москва.

Защита состоится " . в .^Гчас. на заседании специа-

лизированного совета К-053.05.24 в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова, (г. Москва, Ленинские горы, МГУ, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, ауд. 2-15). (! диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ МГУ. >

Автореферат ршослаи "/л/ЙЙ^. 1995г.

У ченый секретарь специализировиного совета доктор физико-математических наук

Ш^Сс

Ю.А.Фбмин.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Полный и парциальный коэффициенты неупругости ~К1Я и К1 были введены "в физику высоких энергий" п ¡заботах Г.Натагина и Г.Т.Зацепина для анализа ядерно-электромагнитных каскадных процессов в физике космических лучей. По определению Ки

- это параметры а.дрон-адронных и адрон-ядерных вза.имодейс гний, определяющие средние доли анергии, выделенные во все вновь рожденные частит.! и 7-кванты соответственно. Из вес гно, что эксисрименталь ни« методы физики космических лучей основаны на регистрации результатов не одного изолированного взаимодействия, а взаимообусловленной совокупноеги сильнмх(ядерпих) и эле кт'ромапнп¡шх процессов - ядер/ю .■электромагнитного каскада. Скорость развития такого каскада в суще стлепной степени определяется величинами Кш и Л'7.

Кроме того, во многих экспериментах, в физике космических лучей для регистрации адронной компоненты используются так называемые "толчковые" установки, в которых регистрируется лишь часть энергии адрона, переданная в 7-кваиты в тонком слое вещества. Для восстановления полной анергии адропа необходимо знать не только средние значения Л.'/,,/, /ц, но и распределения по этим величинам.

15 физике космических лучей имеется ряд экспериментальных результатов, корректная ип терпрета.ция которых принципиально зависит от вы бора вида, распределений и средних значений коэффициентов неупругости в а.дроп-ядерпых взаимодействиях. Например, явление очень быстрот поглощения гамма-адронных семейств в атмосфере, обнаруженное в экспериментах с рентген-эмульсионными камерами. Лрутой пример изучение поглощения адропов с энергией Ш-100 Т.эВ в свинце в .эксперименте "Памир" показало существование эффекта "длиынопробежыых" лавин -избытка, ядерно-электромагнитных каскадов на больших глубинах птица. Количественная оценка этого избытка зависит, в конечном счете, от предположений о коэффициентах А'г„ь Л'7 во взаимодействиях адропов с ядрами 1'Ь.

Исследованию параметров Км, А"7, было посвящено множество рабой Долго считалось, что параметр Кш не зависит от а томною номера, ядра-мишени и от энергии налетающего адрона. и примерно равен /С,„( ~П.Г>. Однако результаты ряда, мишенных ускорительных экспериментов, осу шесгвлепиых в последнее время в области энергий 100-400 ГэВ, указывают на смягчение спектров вторичных частиц, рожденных на ядерных

мишенях, но сравнению со спектрами частиц, рожденных на иротонпой мишени. Очевидно, что ого должно приводить к увеличению коэффициентов неупругости с увеличением «.томного номера ядра-мишенн.

Известно, что в ускорительных экспериментах распределения коэффициентов неупругости специально, как правило, не исследуются; "каноническими" для ускорительной физики являются инклюзивные распределения вторичных частиц. Из них получить информацию о виде спектров и средних значениях Л'7 практически невозможно. Существуют также проблемы методического характера, связанные с ч ем, что для получения распределения некоторого парциального коэффициента не.уцругости

необходимо измерить энергии или импульсы всех частиц сорта г в каждом событии. Поэтому спектр Кх принципиально невозможно получить в большинстве ускорительных экспериментов, в которых используются спектрометры, перекрывающие лишь часть полного телесного угла. Только на спектрометрах с 4?г-геометрией можно получить спектр

Задачей данной работы является детальное исследование распределений и средних значений Кш и Л'т, их зависимости от атомного номера А ядра-мишени и типа налетающей частицы в ЛЛ-взаимодействиях с использованием данных ускорительного эксперимента МЛ 22, а также их сравнение с предсказаниями моделей кварк-глюонных струн и

МС}. На основе этих результатов из анализа данных, полученных в физике космических лучей при энергиях 10-100 ТэВ, оценить энергетическую зависимость коэффициентов Кш и А'7.

На защиту выносятся:

• Результаты исследования экспериментальных спектров но множественности и быстроте вторичных заряженных частиц в 7г+Л/, 7г+Ли, К+Л1> К+Ли-взаимодействиях при энергии налетающей частицы 250 Г'эН и калибровка но этим спектрам моделей кварк-глюотшых струн МС}С1Б и

мд.

• Результаты исследования Л-зависимости экспериментальных инклюзивных инвариантных спектров Г(ху) заряженных частиц и 7-квантов в ЛЛ-взаимодействиях и сравнение их с предсказаниями модели МС^СЙ.

• Резуль таты исследования когерентного образования частиц в соударениях К+ и 7г+-мезонов с ядрами Л1 и Ли при импульсе 250 ГэВ/с.

• Результаты исследования распределений по коэффициентам неупругости А'7 - согласно данным эксперимента и моделей МС^СБ и и

последующей экстраполяции предсказаний моделей кварк-глкюпиых ¡ труп н область жер| ий космических лучей.

•Сравнение результатов исследования коэффициентов ..неу пру i ости K!nt, К .у с результп .та ми исследования vi их парам«»-! рои в фишке косм и чоских лучей.

Научная новиша работы «аключцезся в юм. что вперньи- при щер-гии налегающей частицы 2лО ГэН во взаимодействиях лr AI, п1 Ли, А ' Л/, К * -1 к был пропсдеп детальный анали» инклюзивных иниа.риан шых снск 1 poii для наряженных чаешц я 7 кин.лтов а сравнении i миделям;!

и МО. Ныло проведено исследование Л-за.впсимости экспериментальных и модельных инклюзивных инвариа.нч ных спекiров /'(.</,) uipu жепных частиц и 7 квантов и оценено влияние когерентных взаимодействий па лгу зависимость.

С большой точностью были определены специфические для физики космических лучей параметры - коэффициенты псу пру mc i и h'lr:, и А'.,, которые в ускорительной физике не исследуются. Исследована зависимость коэффициентов пеупругосли от а томного номера, ядра, мишенп и ¡•и на налетах и ней частицы.

Проведена экс граполяция /','- $нвисимосл и А',,., и А'., in (laiacin ¡¡;ер i ий ускорит<'ЛМ1ЫЧ миин'нпых )ксIiepимен ГОН i /' . ~i()U i >I$ > в область тгртй космических лучей (А] ~Н) ГэН).

Практическая ценность работы >а ключае и.я а ¡ом. цредсиич-н НЫе в диссертации резулы а.ты исследования ко )ффици<чпов пеупру; с jeз и />,.,,/ И А -, ЧОГуТ бы И, ИСПОЛЬЗОВаНЫ ДЛЯ И Н I «Ч >11 р«М а i 1И И ,.i;i|lHI.|\ )КС1ИЧ>И-ментов в физике космических луей, а. также при планировании новых эксперимен тов в этой области физики высоких энер! ий.

M.viери.ыы диссер iации докладывались па Сессии ОЯФ РАН (1992; Л. на Международных рабочих «чтгшаниях коллаПорании NA22 f I<ЖЛ. НИМ г.гЛ и па VIII Международном симпозиуме по физике космических лучей сверхвысоких энергий (1991 г.).

Структура и обьем диссертации. Диссертация cwnon i in вве дения, Г) гла.в и заклк>Ч(Ч1ия, содержит 29 рисунков, М таблиц и списка цитируемой литературы, состоящего из •" ! наимомопаштч.

Содержание работы.

Во введении обоснован;! актуальность исследования коэффициентов пеунругости K¡ul и К-у п адроп-ядерных взаимодействиях, их зависимости от атомного номера Л ядра-мишепи, энергии и з иианалегающей часл ищи, показана научная новизна, и прак тическая ценность работы.

Первая глава содержит описание К/врон'-йско! о Гибридною (Спектрометра KliS и методики зксперимепта. NA22. Спектрометр К i í S состоит из грех час тей: де тек тора и измери теля импульсов - вершинного детектора, идентификатора заряженных частиц и детектора, фотонов. Вершинный дезектор 1ÍHS - быстроциклирующая жидководородная пузырьковая камера К(-ВС. Тонкие пластины из алюминия и золоза - 0,0(15.-4: , - установлены в среде жидкот водорода, на. расстоянии 10,5 см от входного окна. |{.СВ(-. Точность измерения импульса, частиц поддерживается на уровне <2 %. Идентификация протонов при р <1,2 ГзВ/с. производится измерением ионизации в пузырьковой камере.

Важное достоинство спектрометра iOiiS - наличие дез-екторов ((.¡I) и ГСП), регистрирующих 7 кванты от распадов тг" и ?/' мезонов. Детектор ICID регистрирует -у-кванты малых и промежуточных uiiepi ий с р е(1,М) Гзв. в то время как детектор быстрых частиц FGI) способен региезрн ронять 7-кванты с импульсами вплоть до 2Г>0 Г>В/с. !>нер1чутич<чкое и пространственное разрешение ICií) и ГСН.) законы, ч то анергии п" и »/'-мезонов могут быть оиределеиы с точностью до А %.

Полные числа событий, использованных в данной работе, было равно 12f> i,i(№7,:í 14f>,2íí.$0 событиям для K+ Л1,[\'+ Ли, ж+ Л/,7г4 Лк-взаимодейсз ви( соответс твенно. Из анализа исключались события с избы точным числом плохо измеренных треков, квазиупругие и когерентные событии. Окончательно - после всех отбраковок - для анализа использовалась следующая совокупность событий: 1196, 1006, 2986, 2Г, \ 1 событий для h"-М, К* Ли, п4 Al, тг^Лм-взаимодействий соответственно.

Для компенсации возможных искажений распределений по множественности из-за отбраковок событий с избытком плохо измеренных треков вводились топологические веса wH - в соответствии с топологическими сечениями гт„. Также вводились поправки на остающиеся после таких от браковок "плохие" заряженные треки учетом порога регистрации

и поглощения 7-квантов в слепках детек торов вводилась поправка ?/>., на потерянные 7-ква.нты. Таким образом, полная поправка на. событие при

h

анализе в торичных заряженных треков была, равна W„„ — w„w/t г.. при работе с у-к па н сам и И-'..,.. = w„ w¡r

- Во второй главе лине» описание используемых в далной работе моде лен кварк-глюонных струн MQGS и MQ. В модели MQC.S динамически разыгрываются. формирование, распад и в «аимодейс i вие кварк i. поонпых ("ipvH. возникающих при в «тмодейсл вни адропа. с ядром, а также man модействие адронон и реюнансов, образующихся при фрагмен та цин ггих струн. В згой модели можно варьировать некоторые параметры. Например, н качестве координат!,i и времени формирования адропа мож но использовать либо координату и время точки пересечения траекторий кварков - "уо-уо"-время формирования, либо коор,дииату и время точки разрыва струны - "конегитуенiное" время формирования. Тпкж'' моче лирование может проводиться с учетом или без учета "'горячего каска-.жирования" - совокупности процессов вторичных взаимодействий чаоиц, |)Ождеппых при фра.1 менталии струп.

Программа-итератор MQ, предназначенная для анализа, резуль гатов экспериментов в космических лучах, реалн тгг предсказания модели кварк глюонных струп для взаимодействий h.1*N (адроп-поздух) и hl'ti и основ ных í инон нал<п ающих ч;м:ч иц /л ,т, А', Л. Поскольку данные жгперк мешок )', космических лучах чувствительны лишь к гиойг t нам взооичныч часчмп. ООЖДОПИЫХ В передней полусфере В с Ц.и., ЗО Н ieHepaiop*' V1Q каскадные процессы не учиз ынаются. Динамически разыгрываются ха р<»х!ерш-| ики только самы.ч быстрых частиц, а. основная доля кгоричим.ч •истиц ра.ссчич ываезся с. учетом законов <.охралених и (¡писания с пек срок и распределений на множеп ценное п; взоричных чаоиц в передней по. iv сфере и С.Н.М.. ¡ Í реи М>'1 ДОС riso МОЙ Программы - ВЬКОкНЯ скорое ||, М'Не рации событий, что является важным при проведении расчетов в области сверхвысоких шергий.

Третья глава посвящена анализу же пери ментальных ра.сг, ределений по множественности и инклюзивных спектров по быстроте у/г.- заряженных частиц, их сравнению с предсказаниями моделей MQ(!S и МQ. Также к данной главе иселепуеэт.я Л-зависимость инвариантных инклюзивных спек i рои заряженных частиц и 7-кванчов по фейнманоиской переменной

в сравнении с данными модели MQGS и оцениваезся вклад «oiepeirr пых взаимодействий в исследуемые спектры.

Анализ раснре/гелений по множес гнешюг тям /ч,пока кы. что в делом модель кварк-глюонных струп MQÍJS описывает, с точностью

~20%, экспериментальные данные для мезон-ядерных взаимодействий. Для взаимодействия мезон-Лм данные эксперимента. и модели согла.с.уют-ся хуже, чем для случая мезон-Ai взаимодействия, причем наилучшее согласие для Ли как ядра-мишени наблюдается при выборе в модели MQG'S "уо-уо"-времени формирования адронов.

Сравнительный анализ распределений но быстрого у(: показал, что экспериментальные и расчетные спектры /''(г/г) хорошо согласуются друг с другом, причем распределения для К* Ли и 7Г+Аг/.-взаимодействий в большей степени определяются механизмом каскадного размножения частиц и зависят от механизма каскадного процесса.

Сравнение спектров по множественности и быстроте показало, что наилучшее описание экспериментальных распределений обеспечивает модель MQGS с "уо-уо"-временем формирования адронов и учетом механизма "горячего каскадирования".

Генератор MQ воспроизводит распределения но у>: в передней полусфере в с.ц.м. во взаимодействиях с тяжелыми ядрами Au.l'b, причем согласие в этой кинематический области наблюдается как для налегающего мезона, так и для налетающего протона.

Анализ и сравнение с модельными предсказаниями инклюзивных инвариантных спектров F{xp), где

1 21С dN Л'ет VSdxp

а также исследование Л-зависимости этих спектров важно по двум причинам. Во-первых, спек тры 1г{хю чувствительны к кинематическим характеристикам самых быстрых .заряженных частиц и 7-квантов, определяющих, в конечном счете, вид распределений и средние значения коэффициентов Ktot и /Ц. Во-вторых, из анализа А-зависимости спектров F(xp) для разных типов налетающих частиц можно получить косвенную информацию об А-зависимости и зависимости от типа, налегающей частицы величин К toi и Ку.

Сравнение экспериментальных спектров F(r.p) заряженных частиц и 7-квантов для реакций К+Л1, K+Au, z+А/, 7г+Ли с. аналогичными модельными спектрами показывает хорошее согласие данных эксперимента NA22 и модели MQGS. IIa Рис.1 приведены экспериментальные и модельные спектры F(x.y) вторичных заряженных адронов.

ю1

о К+Я1->С+- :№22

I I Ч I 11 I I I 1 П М I I ! 1 1 I М 1 |1 I 11 I |и 11 I 1 Ч || I 1П {п

|.о од о.г <¿3 оЧ (г.5 о.в ал о.а о.з

1ПП1||,|||„,||П|||1П|Г .0 0.1 В-1 КЗ 0.4 0.5

10--

ю1

10'

10--

■ ! I I I 1 11 I И 1 М II1 НИ 11 I п| И Ч || И I 1 И п) II II I ч О.О 0.1 О.З 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 О.в 0-3

' |п II11М 1^111 |ч 11| пи [| и 11 ч I и I I ¡4 о!о О1.1 9.3 V.3 и * 0 5 о! в 0.7 О.В

Рис. 1. Инвариантные инклюзивные спектры для вторичных заряженных адронов. Сравнение данных ОД22 с предсказаниями МС^вв.

Для получения количественной зависимости 111,1 хода, вторичных частиц от атомного номера. Л ядра-мишени обычно используется параметризация:

(1х\. г1х /.

Чтобы исключить зависимость ш-упругой) сечения от Л:

„ЛЛ _ л11>4'

"¡.ч - Л пт

использовалась следующая параметризация спект ров 1''{х,.-) (I):

ЛА"1"}Г',1,г(хг) (2)

где

ДгНх/Л ~ «(*/••) ~ '1-

Получено, что в целом достаточно хорошо описывает основные

тенденции Л -.зависимости - в области х/.• < 0.2 множественность час тиц на ядро растет но сравнению с протонной мишепыо, а в област и х/■ > 0.4 выход быстрых частиц во взаимодействиях с ядрами уменьшается. ('рак пение спектров 1'Ч.Х)/) для мишеней р, ЛI и Ли показывает, что наибольшая зависимост ь спек тров от Л наблюдается при переходе от протонной мишени к Л1, а при переходе от А1 к Ли при х> 0,2 она практ ически отсутствует. Аналогичные в 1,1 волы получены и для случая К ' Л взаимодействий.

Для р^Л реакций модель также хорошо согласуется с. зкепе

рижнтим: при этом Л-завасимость иниариаптых инклюзивных спектров для налетающих р1' окапывает«.я более сильной, чем для налетающих

Спектры быстрых 7-кваптов по взаимодействиях 7ГГЛ/. и я-"Мм - видно, при х/л Х)/) практически не изменяют« для взаимодействий /гМн но сравнению со взаимодейс твиями п+ Л!..

Можно, в итоге, сделать вывод о том, что \1QGS хорошо описывает Л-зависимость инвариантных инклюзивных спектров и для первичных

и для А'"**^1"-мезонов, однако в области тяжелых ядер Л > 197 модель предсказывает несколько более быстрое уменьшение выхода, вторичных частице, увеличением Л.

Неуируга.я дифракция налетающего адроиа в поле ядра - когерентное взаимодействие - может вносить заметный вклад в характеристики нсуи рушго кЛ-взаимодейстпия. _ Поэтому было важно знат 1>, во-пер в ых, относительный вклад сечений когерентно со канала в сечение неупругого взаимодействия и, во-вторых, понимать возможные отличия Л-зависимосл и инклюзивных инвариантных спектров вторичных частиц в когерентных взаимодействиях от аналогичной зависимости в пеунругих I) Л-реакциях. Чпая л ги величины, можно, в конечном счете, оиепить влияние когерентных взаимодействий на вид распределений и средние значения коэффициентов неупругости Км и К1.

Анализ данных показал, что в пределах ошибок сечения когерентных взаимодействий составляют одинаковую долю - (!> ± 1)% от псупру -гих, т.е. их сечения имеют такую же, что и неупругие сечения, степень су в показателе Л-за вис: и мости сечений при аппроксимации ее в виде А". Определяющая Л-зависимость инклюзивных спектров функция <г(х^) для когерентного канала в К+ А1.,К+Ли,7г+А1, тг+Аи-взаимодействиях при ■тг ^ равна 0,80 ± 0,12, т.е. в пределах погрешностей равна аналогичному значению для неупругого взаимодействия.

Можно счи тать, таким образом, что из-за относительной малости сечений когерентного взаимодействия и близости значений а(х,.-) для когерентных и неупругих взаимодействий, этот капал взаимодействия не влияет заметным образом на вид А-зависимости спектров ¡'Цху) и распределений коэффициентов /<'.„, и Ку во взаимодействиях адронов с ядрами Л1 и Ли.

Четвертая глава посвящена исследованию коэффициентов неупр.у-гости в Л, Л-взаимодействиях при ускоризедьных энергиях и срав-

нению результатов исследования с предсказаниями модели МС^ОУ. Также в данной главе исследуется зависимость Км,К у оз типа налетающей частицы и от атомного помора А ядра-мишени. Классическое определение коэффициента неупругости:

Кы = 1 - <и >,

где и - средняя доля энергии сохранившейся частит,]. Однако понятие сохранившейся частицьт утрачивает смысл в пиопных взаимодействиях, э также в про тонных взаимодействиях, где протон может перезарядиться з нейтрон. Поскольку величина К ¡0г пас интересует с точки зрения скоро-:ти развития каскада в веществе, которая определяется энергией самого

быстрого вторичного адрона, то мы будем рассматривать эффективный коэффициент неупругости

А'е// = 1- < £//, >,

где < (¡1 > - средняя доля энергии в л.с., уносимая самым энергичным адроном, за исключением 7Г° и г/1. О другой стороны, в ускорительных экспериментах не регистрируются, поэтому при анализе уско-

рительных данных лидер определялся как самый энергичный среди всех заряженных адропов и доля уносимой таким лидером энергии обозначалась как и*ь. Очевидно, что

На Рис.2 представлспы распределения по I/£ в К+ Л1,К+Аи, ж+ Л/,7г+ Аи-взаимодействиях в сравнении с н р сд с к аз а н и я м I! \1QGS. Видно, что экспериментальные распределения величины VI в целом совпадают с расчетными распределениями \1QGS и что в эксперимент«! величины < > практически одинаковы для 7г+Л и К+А взаимодействий.

Для анализа экспериментов в космических лучах представляет интерес коэффициент неупругости Ке/у. Отличия значений < £/£ > от < и¡, > должны быть сильнее для Л"+-взаимодайствий, так как часть энергии уносится нерегистрируемьгми А'и-мезошши. Для реакции р+Л пажен также учет лидирующих нейтронов. С помощью варианта модели МС^С8, выбранного ранее посредством сравнения с экспериментальными! данными, были рассчитаны распределения и средние значения и^ для взаимодействий р+, 7Г+, К+ с ядрами р, С, А1, Ли.

Оказалось, что для р+ Л-нза.и модействий < II{, > значительно уменьшается при переходе от протонной мишени к ядру Ли. Для мезонов эта тенденция сохраняется, но выражена слабее. Такая разница в ходе Л-зависимости для случаев налетающего протона и налетающего мезона хорошо согласуется с ранте сделанным выводом о том, что Л-зависимость инвариантых инклюзивных спектров для налегающих протонов оказывается более сильной, чем для налетающих мезонов.

< и^>>< и*[у >>< и >,

> К-сЦ-

(За)

(36)

10 --

1III 11|| и| м I |Ь 11 |1| 11|1 П||)| Ич1 |П |1 4 1

КО о'.1 0.2 Аз и. А 0.5 О.Б 0.7 ЛИ О1.

10

10

'44

10° +

О К+Ни->С+—:№22

❖ К+Йи->С+-|И055

г9**

А !

, I ■

о <»

11 I I |] II I 11 II I I 11 I I 11 I I I I 1 I I I I \ I I I Л I 11 1 I I ! М 1 Г1

.о ст. 1 о.2 о.з (¿4 о.5 о1.6 а.7 с/.в о'.з

' I I 11 I [ I I 11 I I И 11 I 11 I I П п1 И I I 11 I 11 1 11 И I I П 1 I I I

СГ.О 0.1 и.? (Г.З О1.« (Г.5 О.Б ал с/. В 0Г.9

4тт|И|п М|М|||.||||И||||||||'|||||>|||Ц||| 1.0 а.1 «.2 О'.З О.» 0.5 О. Б 0.7 0.8 и.£

Рис. 2. Распределения по £7£ для заряженных лидеров.

l'k'JUt Iii), прогонной мишени средние значения Ut, для случаен взаимодействий ]>+р и я4 р о тличаются значительно, то на ядре Аи они для всех трех типов налегающих частиц прак тически совпадают. Переходя от значений < {.//, > к значениям А',,// и учитывая соотношение (3), можно заключить, что коэффициент ноу пругости во взаимодейсл иях адронов с ядрами Кы >0,Г> при А >Р2 и К,о1 >0,7 для А >197.

При исследовании парциального коэффициен та неупруixjcth А*т - доли энергии уносимой всеми вторичными 7-квантам и - вводился порог энергии 7-квантов (~2 Г'эН), поскольку в эксперимен те 7-кнанты с меньшими энергиями не регистрируются. Полученные таким образом модельные распределения с большой точностью описывают экспериментальные данные для всех четырех реакций гг '* Л /, 7Гг Л и , А' ^ Л /, А + Л и.

Сравнение распределений А', во взаимодействиях р' f, А" ^ с ядрами Ли проведено па основе расчетов в модели MQGS. Получено, что все три распределении существенно различны. ')то отличие связано с различной вероятностью для p^^n^Js* фра.гмеитирова п. в тг''1 и j/'-мезоны. Зиачнччми.ная разница между средними значениями А\ для налетающего протона и налетающего мезона наблюдается для всех мишеней. С дру-юй стороны, зависимость Ку от атомного номера ядра мишени - очень слабая.

В пятой главе проводи тс. я анализ энергетической зависимости h'M% А"., путем сравнения результатов при ускорительных энергиях с. данными космических лучей при 'Гэнных энергиях.

Расчеты величин А", с помощью MQGS при энергии И) ТэВ показ.ыи, чти MQGS на предсказываем- заметного изменения А", н интервале энергий 2-эП Г1В - 10 ТэВ. Значения А'., исследовались во многих работах в экспериментах с космическими лучами, в основном с помощью ионизаци онпых калориметров. На Рис..;! приведена. сводка данных, полученных на высокогорных станциях Цха-Цхаро, Лрагац, Тянь-Шань, Памир. Там же приведены "коридоры" значений А'7, рассчитайные но MQGX при 2Г.(1 ГэВ и ЮТ.эВ. Видно, что парциальный коэффициент 1\\ с увеличением энергии от 2.ri() РэВ до Н) ТэВ практически не изменяется, что согласуется с предсказаниями модели MQCiS.

Да,иные по полным коэффициен там псуиругоети A'<„t в Тэвпий области энергии прак тически отсутствуют. Пряма» оценка полного коэффициента, неупругости была сделана в работе С.И.Никольской и др.. где методом решения обратной задачи был восстановлен спектр лидирующих частиц

0,25 0,5 1,0 2,0 4,0 $}0 и,О ^,0 Рис. 3. Средние значения полученные в космических лучах и предсказания модели MQGS: \ М€}СЗ(/1Аи),£ Цха-Цхаро(рС,рРЬ)у § Арагац(Л^е),\ Тянь-Шанъ(ЛРб), \ Памир(/1Р6).

о р+РЬ-Хчайг: 7 ТэВ - ЗКСП. Ф р4Йи->Ьас1г: 10 ТзВ - И0С5

0.4 0.6 ' 0'.8' ' ' Г.О ^

Рис. 4. Распределение (/¿^ для взаимодействия рРЬ при энергии 7 ТэВ (С.И.Никольский и др.,) - , в сравнении с предсказанием модели мдвэ при энергии 10 ТэВ - £.

во взаимодействиях нуклонов с. ядром /'/; в облас ти энергий 1 - 32 Ч'.эВ. (¡равнение взятого из .»той рабочы распределения по Vв виде V^-»tiN/<Шi, и соответствующего распределения MQCJS для р+Л м - в з а и м оде й с т г > и я при энергии К) ЧЬИ, приведенных па. РисЛ, показало, что во всей области значений переменной Vi, кроме самых больших значений (.'/, >0,9, распределения хорошо совпадаю']'. Доля собы тий с >0,9 составляет 27% от полною числа, событий. Поскольку область (•'/, >0,9 очень трудна для восстановления правильного распределения но Í//, из распределения каскадов но числу вторых "горбов", возможно, этот избыток связан с. методическими эффектами.

При энергиях выше 10 ТэВ существуют только косвенные эксперименты по определению полною коэффициен та неупругости. Для оценки величины К1а1 при энергии -г)0 Т.эВ мы проанализировали дапныеэксиеримента "Памир" по поглощению адроиов космического излучения в свинце. Выло проведено моделирование э того эксперимен та с помощью MQ генератора, с учетом методических особенностей регис. i рации адронов. Значение полного коэффициента, неупругости A'£uí, при котором удается достичь хорошего описания поглощения адропов в свинце, оказался равным (),7f¡±0,01. что несколько больше, чем при энергии 250 ГэВ - 0,72±0,Ш. Указание на небольшой рост h't„t получено также в рамках модели MQCïS в интервале энергий 25» 1 эВ - 10 ТэВ (0,72x0,01 и 0,74±0,01 соответственно).

В заключении сформулированы следующие результаты работы:

1) Получены следующие характеристики быстрых частиц во взаимодействиях 7г+Л/,я"Ли,/\'+Л/ и Ли при энергии налегающей частицы 250 Г.эВ:

а) Инклюзивные инвариантные спектры /''(вторичных заряженных адронов и 7-квантов.

б) Распределения по доле U*¡ энергии, уносимой заряженной лидирующей частицей; < U*h >-0,2(;.э±0,0(И для /г Л/, (),252±0,0()4 для 7г+Ли, 0,2Г)8±0,007 для /\"f Л/, 0,2Г»I±0,007 для К ^«-взаимодействий.

в) Распределения по /юле К1 эпергии, выделяемой в 7-кванты; Л", - 0,298±0,005 для к М/, 0,272±0,005 для тг+Лм, 0,2(И±0,(Ш7 для К ^ Ai'.. 0,245±0,007 для А'^ Л м-взаимодействий.

2) Показано, ччо указанные в п.! характеристики хорошо воспроизводятся моделью кварк-глюопных струн, реализованной в виде монте-карловскот генератора., со следующими параметрами: "уо-уо" временем формирования и учетом механизма, горячею каскадирования.

Л) Произведено сравнение полученных характеристик адроп-яцецпот в «аимодей! твия с харак к-рис гиками про I он-ядерно| о в (аимодеисз вия. По лучена. фумкпия- Ыхр), параметризующая Д-зависммосгь-инклюзивных — инвариантных спектров /''(.г>) при переходе 0 1 проченной мишени к ядрам /1 /,/!</.. Получено указание па различие функции <*[лу) для случаев налезающего прозона и налеч а.юще: о мезона..

')) Исследованы характеристики коюренчных (дифракционных; событии в соударениях адронов с ядрами Л/,Ли, подучены сечения этих про цессов в гобы гичх с п, ¡,. С*- Они сое 1авляк> г ~ Л% о : ¡»ел и чины неу;;р\ нчо сечения. Исследованы спектры аффективных масс дифракционных кластеров и инклюзивные снектры чип и и, обцазова ши и чем и мифракционноч взаимодействии. Обнаружен«), что )ти частицы не влияют на спеютры чи дируготих частнн и па ход 1-зависимости инклюзивных инвариантных спек I ров.

Г>) Учитывая, что модель ква.рк-глюоппых струн \fTQCiS хорошо описывает экспериментальные распределения быстр;.и< час тиц во взаимодействии адроп-ядро, с использованием данной моите-карловской модели, ту чено поведение коэффициентов иеупрутсти, используемых в эксперимеи-

1.-|>: с космическими лучами.

Найдено, что для налегающею протона, полный коэффициент пеупру-(о( ти V цеди ч инаеч ся оч 0,.г>(|-"-_().(11 н ||/;-|Н'иМ1И» -ю 0,7'.'Т 0,0 1 Во В'.ап»ю действии рЛн. а для налетающе! о тг~ мезона, эч :: величины равны < 001 веч с I ценно (!,?)'_' г 0,9 I и 0„7 НО,0! 1! а ибо. пч::ее различие д.!« цз. к-'аючпх про юнов и :ле юной паблюдае ,ч вс) в 1а и молей; , ивя.ч ; легки'.;;: чарами, аа ялие Ла ни ¡ени» А > . чая /•■'," .А " прак 1 ическд од п наловы.

Показано, что наиболее чк-огиччым аД.ромом Не псе; да яНчЧеом < о-храпившихся адрогт. Например, доля протонов среди частиц-лидеров в ¡).\ч в (а 1-.-.:<>, [ецст зц я оказа.мс:, равной .ч;;п /' ¡')М и :;р:'.

/■;..- ¡С ".'¡'Л.

Найдено, что для случая налетающего протона парциальный коэффициент неунругости А', увеличикается от 0,1 .эв-*:0,003 в /^-реакции до 0,1')7-М!.007 в ;; ззаимодг-Гтс-вии. Для ча.четгчоткч'о метка чти че личины оо гве1с I в'чшо рант,, (),23Г,±0,0С0 и 0,210±0,(ИШ.

(¡) Из сравнения величин А',„, и А% с дапш>ьми зксиеримен гов в космических лучах НрИ ТДИ-ПЫХ энергиях следует, Ч'Ю А', не И «Меняем'» ( рослом энергии вплоть до 32 Та В, а. А !г( слабо растет.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. ¡Ц.М.Яндарбиев, Л.М.Дунаевский, Ф.К.Ризатдинона, Л.Г.Светпиков .'!.[!.('мирнова., Л .И.Турупдаеяский, Л.А.Хейи: Сраьнс.пис хара.ктсристук к'*~Л и К* Л-вжимодсйстоий при импульсе. 250 ¡'.¡И/с с предсказаниями килркоьых .моделей. Ядерная физика, т.56,вшп.10,1993, с.с.153-169

2. Ф.Пербер, Ф.К.Ризагдипова, ¿1.{{.Смирнова, Hi.М.Яндарбиев: Когерентное образование частиц в соударениях тс* а КТ-мпюнов с ядрами алюминия и полота при импульсс 350 Г.>Н/с Препринт НИИЯФ МГУ - 93 -10/302.

.'{. ¡И.М.Яндарбиев, И.В.Ракобольская, JI.1I .< 'мирнона, Л Л\(-вешнмкова: Коэффициенты неупругости в адрои-ядерных пзаимодействиях. Препринт НИИЯФ МГУ - 94 -18/340

4. И.Л.Михайлова-, И.ВЛ'акоболъс.кая,Л.¡'.Свешникова, 1J1.M.Яндарбиев Поглощение адропов космического излучения с. энергиями 20-1(10 T.tU а свинце. Препринт НИИЯФ МГУ - 94 -19/341

a. l.V.Kakobolykaya, L.N.Stmrnova, L.C.Svoslmikova. S.M..la.iula.rbie\': Inelasticity cocjjicicn.ts l\y and Klotai in h.adroa-vuclc.ua interaction. Proc. of VIII Int. Symp. on Very High Energy Cosmic Ray Interactions), Tokyo, Japan, 1994, p.p. 370-384.

Шарпуддип Мумадиеиич Яндарбиев

КОЭФФИЦИЕНТЫ НЕУПРУ ГОСТИ В АДРОН-ЯДЕРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ УСКОРИТЕЛЬНЫХ ЭНЕРГИЯХ И ЭНЕРГИЯХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

Литорефера! .ПК ! ер 1 аш!!1 на П'.ани'' кандидата. фи.«и ьо-м; 11 см аги чес к и х н.у к. Работа поступила и ОИТИ 27.01.95

Подписано к печати 27.(М.П.Г>

11сча'! I. офсетная. |>ума! а ц.ач множи нммпл апиарамт.

Формат (¡0 1«. Уч.-ич.ч..ч. 0ГЯ У <•.;).н..4. -0,84

'}ака) N I праж (¡0 ж

Ьеаиатпо

Отпечатано фирмой "ПгМПТ" 1 Н^ЧЯ. Мое к на. I <