Обнаружение односпиновой асимметрии в инклюзивном образовании пи0 и эта мезонов в центральной области при импульске 40 ГэВ/с тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

. (> г; ' \'

} Л/ !

ИНСТИТУТ ЮШШШ ШСОКЛХ ЭНКРГИЙ Тбилисского Государственного Униве^и^ате ниеш) Кв.Дяавамшвила

на правах рукописи

Цачарашвшш Георгий Гншевич

УД1" 539.171 .112

Обнаружение одноепиновой асимметрии в инклюзивном образовании 71° и т) иезонов в центральной области при импульсе 40 ГзЗ/с;

01.04.16 -физика ядра и элемантаршх частиц

Авторе Ф: врат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Тбилиси, 1990 г.

Работа выполнена в Институте физики высоких энергий Тбилисского государственного укиверсигета

Иаучныэ руководители: доктор физико-математических наук

профессор

С.Б.Нуррюв

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник В.Г.Чиладзе

Официальные огионенты: доктор физико-математических наук

В.Е.влягин

доктор физико-математических наук Р.Г.Салужвадзе

Ведущая организация: НШЯФ МГУ (г.Москва)

Защита диссертации состоится г.

в / У часов на заседании Специализированного совета Д-057.03.02 Тбилисского государственного университета им. йв.Дкавашавили

(3800ЛЭ г. Тбилиси, просп.й.Чавчавадзе, 3)

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке Тбилисского гос! дарственного университета.

Учений секретарь специализированного совета„ кандидат физ.-мат» наук, доцент

Р.В.Циташлвили

•--Г-. - 1-

. . Общая характеристике работы.

.СЧ^;.^!

"'..Актуа лыю сть проблем. Смшовая степень свободы присуща [фактически всем типам частиц и партонов и существенным эбразом влияет на характер их взаимодействия в зависимости от эряентации сгашов частиц в начальном состоянии. Более того, >то влияние не ослабевает с ростом энергии, как било принято ¡читать несколько лет назад. Изучение спиновых явлений юзволяет получить сведения .о механизме взаимодействия на сонституентном уровне ' недостушше лри исследовании [еполяризованных частиц. Поэтому исследование . спиноьых >ффектов занимает в настоящее время важное место в физике ысоких энергий и актуальной ь этих исследований не меньшается с ростом энергий.

Важным источником информации о внутренней структуре дронов, динамике их взаимодействия, является изучение шшового взаимодействия адроьов в центральной области, ксперименты с использованием поляризованных частиц в ачалыюм состоянии позволяют получить данные, которые при зучении взаимодействия • неполярлзовашшх .частиц обычно зряются. Пвртурбативная квантовая хромодинамика (КХД), эрошо описыващая взаимодействие неполяригованшх адровов в эстких столкновениях, испытывает серьезный трудности при зпытке описания экспериментальных данных по поляризационным [фектам. В области больших поперечных импульсов должны быть мметамы расчеты ш теории возмущений, которые во всех >рядках по константе сильного взаимодействия аа(0г), в силу «торного характера глюонного обмена, приводит к сохранению канальной спиральности и, следовательно, к нулев му :ачени:о поляризации (.асимметрия).

До последнего времени не существовало экспериментов, торые могли-бы с хорошей точностью доказать наличие большой носпиновой асимметрии в области центрального вгэимодейотвия ронов.

Целью диссертационной работы является исследование тоспиновой асимметрии инклюзивного образования и г) эзонов на поляризованной протонной и двйтериеьой мишгчях в

-1-

цонтрчдыюй ойласти при больших поперечных импульсах при 40

ГэВ/с.

Научная повизна работы состоит в следующем:

1 .Создпнэ экспериментальная установка, позволяющая исследовать поляризационную асимметрию инклюзивного образования и т} -мэзонов при больших рт.

Создано программное обеспеченно для обработки лкеперимэнталыюго материала, оценки статистических и систематических ошибок.

3.Впервые измерена односпшговяя асимметрия в инклюзивном образовании и т) -мезснов на поляризопанноГ протонной и лейгвриевпА мишенях в центральной области в реакциях:

1с" + - + X , (1)

тс~ + й». и0 * X , (2)

+ р* > т) + X , (3)

1с" + т} ( x , (4)

при начальном импульсе 40 ГзВ/с.

4.Впервые с высокой статистической достоверностью установлено наличие больших односшшоиих асимметрий в реакциях с образованием мезонов прл р я.8 ГзВ/с и JXpl^.2;

5.Впервые исследована эноpreтичоекая зависимость величин, характеризующих занулешш асимчории. Установлено постоянство в и<але х =2-р„/Уэ точки зануления асимметрии в интервале начальных импульсов от 13.3 до 40 ГэВ/с. Это привело к возникновению гипотезы о скейлинговом поведении поляризационной асимметрии с рос-ом начального импульса.

Практическая ценность результатов диссертационной рг.Зоты в основном заключается в том, что 'Ш помогают планировать подобные эксперт-ленты на существующих (БИЛ, ФНМ, ЦЕРН) и Зудущих ускорителях, в частности нз УНК. Oim могут быть также ис..ользов8нк л ука используются в теоретических моделях взаимодействия адронов включающих спин при высоких энергиях. Полученные экспериментальные данные могут служить сродством

роверки некоторых положении пертурбативной КХД. касающихся шшового взаимодействия адрошшх конституентов. Полученша езультатн такие стимулировала экспериментальные исследования этом направлашш (Ть^атрон, ФНМ, эксыримент Е-'. J4).

Структура диссертации. Диссертация основан? на e3jльтатах работ, вшгалненш : автором в 1982-1989 Г", в ИФВЭ рамках Сотрудничества Оерпухов-Дубна-Тбшшси. Эти работы Лликованы в курналах Physics Letters, Ядерная Физика г в ад« препринтов ИФВЭ, доложены н VII и VIII международных ампозиум^х по спиновой физике высоких эь.ргий, а также на II экдунаролном семинаре по спиновым явлениям в физике высок: i 1ергий. Основные результаты опуоликованы б работах /1-7/.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и жлючекия и содержит 95 страниц, 18 рисунков и 5 таблиц, шсок цитируемой литературы состой™ из 77 наименований.

Содеряаыий работы.

В первой главе диссертации даны определения некоторых :новкых понятий, изложены формализм спиюзого взаимодействия инклюзивных реакциях и спиральные характеристики на уровне ipTOHOB. Дан обзор экспериментов по измерению асимметрии в хлизивных реакциях и теоретических моделей, появление >торых было стимулировано результатами данного эксперимента.

В инклюзивной реакции afb-c+X простейшей величиной, растеризующей спиновые взаимодействия между частицами, ляется поляризация частицы с (если- частицы в начальном стоянии неполяризованы), либо азимутальная асимметрия здекия частицы с (ест одна из начальных частиц ляризована). Азимутальная асимметрия определяется следующим ражекием:

A-da = 0.5 (da* - da*-) , (5)

э da+ (*) -сечения инклюзивного рождения частицы с при гсожательной (отрицательной) по отношению к нормали ^скости роздения поляризацией одной из начальных частиц.

ей = 0.5 (оЬ* + На*) , (б)

-обнчное инклюзивное сечение '¿ого 28 процесса, усредненная по. спиновым состояниям начальных частиц. Для инклюзивной реа..щи в области жесткого рассеяния (где применима пертурбативная КХД), когда поляризована одна из начальных частиц (екая м а), асимметрии мокно загасать:

А-с1о =

-где и сйу -соответственно асимметрии и сечения подпроцессов мевду кварками I и .!. г£(ДГ?) -функция плотности распределения нополлрпзовгнного (поперечно поляризованного) 1-кваркв в вдроне .

Число экспериментов по измврении асимметрии в инклюзивных реакциях невелико. До 1980г имелись да1Шые ол'ко в области фрагмента!: ш пучка 1x^,-1) при импульсах 6, 8, и 11.?5ГэВ/. Из этих экспериментов авторами были сделаны следу »ша вывогч: а )Асимметрии инклюзивного рождения частиц велики в области фрагментации частиц пучка, если они поляризованы и зависят от переменной и= к)г: й)

Зависимость от слабая, при ма,ых асимметрии' мап и возрастают с ростом хр; в) Асимметрия в инклюзивном роадешш частиц меньше асимметрии в упругом рассеянии.

Асимметрия инклюзивного рондегал частиц при 40 ГэВ/с с использованием поляризованной кшс.и измерялась в ИФВЭ б 1986г. Асимметрия при 0.70^ <0.9 равна нули я не зависит от кварковош состава неполяризованных частиц пу'ша. №достаточная статистическая обеспеченность позволяет говорить лшгъ о тенденции роста в области 0.3€г?<0.9 при р!р0.1 <ГэВ/с)г.

Впервые в центр льной обл ;ти при больших поперечных импульсах в реакции р4р,-тс°+К была подучена большая ясиммм^иа п;ч ?л ГэЁ/с(иЕРН). Из ^клался заметный рост 8сгчм=трии при рт»| .8 ГэВУс и 0 стоячи однако результаты

ЭТОГО ркппардаэнтз бали ЕОСПрЭТЯТИ оп СК91ГШ1КЗМОМ из-за

большш ошибок измерений.

Одновременно с нашим экспериментом проводились измерении в Брукхейвене. Изучалась асимметрия в инклюзивном рождении к' мезонов и протонов в реакции р*+р при импульсах 13.3 и 18.5 ГзВ/с. В области 0.075^33.375 и 0.5^^2.2 ГэВ/с были получены оледунцие значения асимметрии: не гревышавда.. 5% в образовании протонов, около 30% в образовании мезонов и нулевая для мезона. Наблюдался рост асимметрии в интервале 1.0^рт<2.0 ГэВ/с для х* мезона. Асимметрии не зависели от аачального импульса или от Гр. •

После публикации наших данных появился - ряд моделей "нового" направления, основанные на КХЦ для поляризованных ганститувнтов, в которых, били пре,"приняты попытки описания результатов реакции (1). В модели Сиверса (1989) когерентная цинамика взаимодействия определяется .зависимостью спиральных амплитуд от поперечного импульс;'1 кварка в адроне. В модели Грошина и Тюрина (1988) возникнове1 зе асимметрии в шклюзшшом бразовании эдронов связывается с ненулевым )рбитальным моментом кварк-антикваркового облака, который ¡вляется следствием глюонной аномалии. Спин протона при этом слагается из спиральных моментов кваркор и глюонов. В работе Пекина (1988) рассматривается возможность оценки асимметрии, [спользуя рт зависимость инвариантного инклюзивного сечения, (следствие взаимодействия 'цветомагнитного ; эля глюоня с [вэтомагнитным полем кваша поляризованному кварку сообщается доолнительный поперечный импульс, который приводит к симметрии рождения мезона, (ссылки на все упомянутые 1аботы приведены в диссертации)

Во второй глава описывается экспериментальная установка, а которой проводились исследования, излагаются проблемы, тражающие специфику данного пкеперимента, ■ гчетемы сбора анных и методики, обработки' результатов измерений. Схема кспериментальпой установки приведена на р..с. 1.

Режим работы магнитооптического канала обеспечивал олучение пучка мезонов с импульсом 40 ГэВ/с с примесью руги." о' рлцате пъяих адронив в соотношении тГ:К":р .»пи.:?. Кн'сене.ипь.ють пучка составляла 1

-6-

KJTiuiyuíCCJi при длительности цикла 1с. Для калибром« юктрошгштл калориметра. использовался элехтрошый пучок кмнульсом 10 ГэВ/Поддай поток частиц, адащих на ишразованную мшвнъ,, определился ^олэскшои аз трех рштшишциодаих счетчиков S, ,S2,S3. Сор? каждой отдельной !<гацн пучка ЗД8Ет;'фтзд"хшалй я тремя пороговыми

ipeEKOBCioofli счетчиками б1,бг,б3. .Гало пучка вокруг, мишени ^аалалось сцштлляцкэнеш счетчиком AQ. Координаты частиц чка изммерялись двумя двухкоординатвыми годоскопами Н( и . Годо^копн позволяли определять ут JЛ входа частицу в кань с точностью ±0.4мрад.

Направление иучка контролировалось с помощью ухкоор^шаткого годоскопа Н3, рьошложенкого на расстоянии i от Центра, мишени но оси пучка. По распределению и сперсии пучхса на годоскош ч3' можно было контролировать абильность центра тягости пу^ла в пределах 2мрад.

В эксперименте использовались протонная С C3HQ02) и Йтериевая (C3D80a) мишени с "замороженной" поляризацией ободних протонов и дейтронов. Средняя поляризация мишеней, меряемая методом ЯМР, была равна 75% и 35% соответственно, чность измерения поляризаций соотавляла 3% и 6Ж тандартное отклонение) соответственно. Мишени имели зыеры: диаметр 20км, длина 200мм. Фоновые из;.эрения оводились на углеродной мишени, . весом и размерами Бивалентной содержанию нэполяризованных сложных ядер в йовных мигаенях. Углеродная, мишень, . также как и основные лени, помещалась в криостаг.

Для регистрации пар *у. квантов от распада чР и т] мезонов пользовались два идентичных годоскопических калориметра лного поглощения из свинцовых стекол, расположенных дметрично относительно направления пучка под углом +12.3° в 5. системе (Блок1/Блок2 на рис.1.). Такое расположение этветствовало центральной области взаимодействия (1x^1^0.2) i импульсе пучка тС мезонов 40 ГеВ/с. Калориметры ^полагались на расстоянии 2м от. центра шшени. Каждая яориметр был собран из 1 АЛ элементов в вид.) прямоугольной грицы (12х,12у). Каждый элемент включал в себя радиатор 'з шцорого стекла ТФ-1-00 (радиациошгаа длина 2.5о«.)

размерами 38>38»450мм3 я фотоумножитель ФЗУ-84-З, р гистрирувдий образованное черепковское излучение от электромагнитного ливня. Энергетическое разрешение калориметров (полная ширина за половине высота) составляло ДЕ/Е=0.15, /Е (Е-ГэВ). Временное разрешение, определяемое длительность») сигнала, разрешающего запись в АШ. равнялось 60 не.

Регистрирукщие электронные блоки, в которых записывалась вся информация, поступать с детекторов, включала до 300 каналов 10 битных аналого-цифровых преобразователей (АЦП), регистры и пересчетные схе: и в стандарте ЗУММА. Время преобразования сигнала в АЦП составляла 100мксек. В отдельном крейте располагались логические электронные блоки с помощью которых вырабатывался согнал наличия полезного события и которые управляли процессом синхронизации с ускорителем, потоком данных с регистрирующей электроники в ЭВМ.

Отбор. полезных событий из большого количества взаимодействии в мишени проводился аналоговым триггерным устройством для каждого калориметра. Использование триггерного устройства позволило увеличить статистику для события с большими поперечными импульсами.

Сбор данных и обработка "в линию" проводились на двухмашинном комплексе СМ-4/СМ-1420. Данные поступали в ОЗУ ом-4 объемом 90Кбайт, что обеспечивало прием нескольких сот событий 38 цикл ускорителя. В промежутках меаду циклами (»7сек.) принятая информация записывалась на магнитные ленты и частично на диски ЭВМ СМ-1420 для обработки. На СМ-1420 данные обрабатывались "в линию* для оперативного контроля качества поступающей информации, долговременной стабильности параметров установки и предварительной оценки измеряемых величин. Для сбора данных с детектирующей электроники и передачи в ЭВМ использовалась электронная аппаратура в стандарте СУША, которая позволяла: а) Паралельно считывать информацию в каждом кройте с регистрирующих блоков (Щ1, нересчетные схемы, регистры); б) Использовать для накопления принятой информации памьтъ внутри каждого крейта . Блоки буферная памяти с каждого крейта читались через специальную лину драйвером памяти; в) Предварительно обрабтг

нформащго с АДП (вычитать пьедесталы) и в бу{хэр записывать олько ненулечую информация: г) Использовать специальный анал для передата информации из буферных рапоминающих стройств в ЭВМ паралельно со считыванием.

Програмноо обеспечение системы сбора данных и обработки лшшю на двухмашинном комплексе функционировала в перационной среде ПБХ11М. По назначению программное беспечение можно разделить на три группы:

а) Программы, осуществлявшие интерфейс с электроникой и рганизуютдае прием данных в ЭВМ, запись их на магнитную ленту МЛ) 'и в файлы на диске для обработки в лшшю. 0) Программы диспетчеризации обработки, з) Оервнсныэ программы для работы с резидентными Зластями памяти ЭВМ.

В ходе эксперимента проводилась частичная обработка рииятой информации, включавшая следующие процедуры: а) экопление энергетических спектров и спектров сигналов риггерной ло.ики, оцешса величины эффекта и относительных астот срабатывания отдельных элементов; О) контроль габильностн кандого канала с помощью сигналов от светодаодов стабильности пьедесталов АЦП; в) анализ информации с. ,'чковых годоскопов; г) формирование в начале кандой серии

змерений таблицы подключения каналов калориметров к уходам Щ."

В третьей главе описана процедура обработки данных "вне лии". Во время обработки вся- накопленная информация была ¡збита на серий измерений. Каждой серии была приписана >личина поляризации мишени, вычисле1шая па основе измерений начале и конце экспозиции с учетом времени релаксации.

На первом этапе обработки определялось число 7 квантов в (бытии и их параметры: энергия и координаты входа в 1Лориметр. Минимальное значение энергии, когда проводился 1Иск параметров у квантов, составляло 1ГэБ. Деля совместно (остановленных 7 квантов из общего множества составляла :оло 90%. Мерой качества востановления параметров 7 квантов ¡ужила величина

X а £{ СЕ^.еОмц.у-у^^/Е

<е

[7,сз суммирование происходит по всем элементам, засвоченш электромагнитным дивном с энергией Е. Е^- энерговвделение 1-том элементе с координатами центра (з{,у{). (з,у) координаты т кванта з спектрометра, е(х-х15у-у{)~ дол энерговыделения в 1-том элементе, определенная и; среднестатистической формг ливня.

На втором этапа обработки магнитные ланты„ полученные нг первом этапе, обрабатывались 1 щелью кинематического стборг события. При анализо по собыгшш учитывалось направление $ координаты входа пучковой чосищы в мишевь. В каадом события отбирались т квапти с энергией больше 1 ГэВ. Если в события оставалось при этом два 7 кванта из тшх реконструировался ис (Л) мезон. На рис.2, приведен спектр эффективной массы двух 7 квантов. Для оценки качества восстановления я0 -чез^на вычислялся функциона- по ккеедшпя %г для 7 квантов, из которых бы." восстановлен мезон. События с (т)) мезонами считались полезными если они удовлетворяли условиям отбора. Условия отбора (границы) и число отброшенных по данному критерию событий приводятся в таблице 1. Порядок в таблице соответствует очередности использования данного кригэрия отбора, а доля отброшенных событий нормирована на число событий с двумя 7 квантами.

Таблица.1 .Условия отбора к доля виброфонах событий.

параметр

мин.

макс.

выброшено,%

% [отя.ед) (ГэВ) соз е^ (и0) (V)

тт

(т°)(ЫэВ/сг] (Г] )

О.Г 5.0 0.0 0.0 Ти. 480.

50.0 16.0 0.8 0.6 260. 660

1.7

4.5 1.0

3.0

2.8 95.0

Отобранные по перечисленным критериям события накапливались .в виде матрицы П{(хр,рт)(1=+,-,с), для

Рис.2. Распределение событий по эффективной массе двух т квантов и усредненные в интервале 2.2<рт^3.2 ГэВ/с асимметрии для различных областей эффективных масс двух 7 квантов, просуммированные для протонной и дейтериовой мишеней.

положительной и отрицательной поляри? ации мишени и для углеродной мишени. На этом этаъе информация разделялась по блокам калориметров и в дальнейшем .анализ проводился независимо для каадого калориметра вплоть до вычисления асимметриг. События в суммарных информационных матрицах Нt(Ху,р^) суммировались по и нормировались на

соответстувдий суммарный шток М{ пучковых частиц:

nt(pT) = й.'рт)/М( ; i=+,-.с (9)

Индекс { соответствует знаку скалярного произведешь вектора поляризации мишени и нормали плоскости рождения it°(T]) мэзона-п. с -соответствует фоновой мишптш. Вектор нормали рождения г°(т}) -мезона п -определяется следующим образом:

2? - х Й _

г? = - , (1Q)

' IS.-BjI

где -векторы импульса тс" и тс0(т)} мэзона

соответствегао. Далее вычислялась "сырая асимметрия":

п+(р )-п"(рт)

^ --„w^T ■

Доля собыглй от взаимодействия частиц пучка со свободными поляризованными протонами (дейтронами) мишени, f=1/D, оценивалась следующим образом:

п+(р )+гПр )

D(pT) =-т-1-1-с--, 42)

т гГТр^+п (рт)-2-Ь'П (рт)

где D(pt)-t.h. "Фактор разбавления", показывающий во сколько раз измеряемый эффект ослаблен наличием в мишенях неполяризовашшх ядер. b -коэфициент эквивалентности углеродной шшо!ш, приблизительно равный единице. Азимутальная асимметрия в распределении ti0(t]) мезонов но р определялась следующим соотношением:

А(РТ)=-------- А ф ).Щр ) , (13)

1 Pt • C0S4) rsw 1 1 tars 1

где ?tar -средашя абсолютная величина поляризации шшеш, созф -среднее значение косинуса азимутального угла .роадения и°(т]) мезона для одного калориметра.

Для реакций (3,4) использовался "фактор разсавления", определенный в реакции роадения тс0 мезона на соответствующей мишени (1,2).

До этого этапа асимметрия вычислялась для левого и правого калориметров независимо. Эти асимметрии находились в статистическом согласии и усреднялись с весом.

В поляризационных исследованиях . критичным является оценка систематических ошибок измерений, которые являются источником лозшой асимметрии. В нашей постановке эксперимента осповным источзпшом лонной асимметрии могла быть нестабильность энергетической шкалы калориметров. Лонная сырая асимметрия, вызванная нестабильностью (временным дрейфом) светодиодной системы, не превышала 1Ж. Для сравнения с асимметрией эту величину нукно умножить на фактор D, что дает оценку ложной асимметрии ~10S (по абсолютной величине).

Оценка докяой асимметрии проводилась такая во время обработки "вне линии". Серия измерений с экспозицией на одном знаке поляризации иишэни делилась на две приблизительно равные по статистике части и по ним вычислялась асимметрия. Такие вычисления были выполнены для разную экспозиций. Вычисленные тагам образом асимметрии для реакций (1,2) не превышали 20%.

Использовалась и другая возможность оценки лонной асимметрии. Предполагалось, что события с двумя 7 квантами с эффективной массой больше массы и меньше массы т) мэзонв (фон мелду границами отбора) имеют случайное происхождение, т.е. не соответствуют реальной частице и не могут чувствовать поляризации мишени. Усредненная в интервале 2.2$рт^3.2 ГэВ/с асимметрия вычисленная для этих фоновых событий приведена на рис.2. На том ко рисунке показаны области эффективных масс двух 7 квантов, соответствующие тс° и т) мезонам, для которых

-лч-

таюсе вычислялась усредненная асимметрия. Из рисунка видно, что для фоновых событий асимметрия в указанной области эффективных масс не наблюдалось.

Ошибки, связанные с неопределенностью в измерении поляризации мишени и в определении фактора разбавления, которые не меняют характера рт зависимости асимметрии, не превышали 10%.

В четвертой главе обсуадаотся полученные в эксперименте результаты и рассмотрены модели, которые описывают асимметрию в реакции (1).

Асимметрия в реакциях (1,2) приведена в таблицах 2 и 3 соответственно и на рис.3. В этих же таблицах представлены факторы разбавления для протонной и дейтериевой мишеней (см. также рис.4-), в такке сырая асимметрия в указанных реакциях.

Таблица 2. Результаты для реакции

рт ГэВ/с р^ГэВ/С ^raw D АД

1.2-1.4 1.25 1.0 + 0.6 8.0 + 1.0 10 ± 6

:.4-1.6 1.45 -0.4 i 1.0 8.1 + 1.2 -4 ± 10

1.6-1.8 1.65 -0.8 i Q.7 8.1 ± 0.7 -8 ± 7

1.8-2.0 1.85 -1.3 t 0.5 8.2 + 0.9 • -14 ± 5

2.0-2.2 2.05 -0.6 ± 0.6 8.8 ± 1.3 -7 ± 7

2.2-2 %4 2.25 -3.0 i 0.9 9.2 + 1.6 -35 ± 12

2.4-2.6 2.45 -4.6 t 1.3 9.5 t 2.0 -56 ± 20

2.6-3.2 2.80 -2.7 t 1.3 10.1 ± 2.5 -35 ± 19

Таблица 3. Результаты для реакции тс +-й+->тс°+Х

Рт ГэВ/с ртГэВ/С Araw * A,%

1.6-1.8 1.65 0.2 í 0.3 4.4 0.1 3 ± 4

1.8-2.0 1.85 -1.0 t 0.4 4.8 + 0.1 -14 ± 6

2.0-2.2 2.05 -0.9 t 0.6 5.2 ± 0.3 -13 ± 9

2.2-2.4 2.25 -1.4 t 0.9 6.0 + 0.6 -24 ± 15

2.4-2.6 2.45 -2.5 i 1.4 6.6 ± 0.8 -47 ± 27

5.6-3.2 2.80 -5.0 ± 1.3 7.0 1 ,¿ -100 ± 31

-15-

Рис.з. Асимметрия инклюзивного рождения мезонов в центральной области при 40 ГэВ/с на протонной и л-1 Я Г'? рис-вой мименях. Описание кривих дано в тексте.

0

—о—

ф - п/р^ — п,°Х { - тсГс^—-тг.°Х

р ОеУ/с

Рис.4. Факторы разбавления для протонной и дейтериевой мишеней.

Н7-

Как видно из рис.э» значения асимметрий в реакциях на поляризованной протонной и дейтериэвой мишенях совпадают в пределах ошибок. Усредненная асимметрия для реакций (1,2) представлена в таблице 4 и на рис.5а. Там.же на рис.5Ь для сравнения приводится зависимость систематической ошибки (ложной асимметрии) от поперечного импульса. Видно, что лонная асимметрия не превышает статистическую точность

ИЗМорвНИЙ.

Таблица 4. Результаты усреднения асимметрий по реакциям (1,2) и систематическая ошибка (ложная асимметрия).

рт ГэВ/с ртГэВ/с к,% усред. (1 ) + (2) аке

1.2-1.4 1.25 10 ± б -

1.4-1.6 1.45 -4 ± 10 -

1.6-1.8 1.65 0 13 . т ± 9

1.8-2.0 1.85 -И 1 4 9 ± 11

2.0-2.2 2.05 -10 1 6 -11 ± 12

2.2-2.4 2.25 -31 ± 9 3 ± 10

2.4-2.6 2.45 -53 1 16

2.6-3.2 2.80 -53 1 16 -12 ± 30

Асимметрия, усредненная в интервале поперечных импульсов ?.2^рт§3.2ГэВ/с, составляет для рэакции (1)(-39±9)%, а- для эеакции (2) (-40+12)%. Ложная асимметрия в том-же интервале доставляет (+2±10)$.

'яблица 5. Результаты для реакций яГ ф^-тт+Х и 7Г+с1+-»т^Х

Рт ГзВ/с ртГэВ/с А,% (3) А,% (4) усредн.

1 .6-1 .8 1 .8-2.2 :.г' -з.г 1.65 1 .85 2.45 -5 ± 17 -38 1 17 -52 ± 29 13 ± 9 14 * 13 -74 ± 33 9 ± 8 -5 ± 10 -61 ± 22

-лъ-

20 о -20 -АО -60 -80 - 10и

40 (¿©V

а)

1.0

^-иГЫф — п>°К

30 рт,6еУ/с

| Ч-г

240<т, <460 М&У/с1

Т

ч-н

р ,ЭеУ/с г'

1.5

2.0 2.5

З.С

р ,беУ/с т

Р1":.5. Асимметрия двух гаммовых событий просумированные для протонной и дейтериевой мишеней в зависимо^ ги от .р а- В области эффектчвпых масс и ту мэ зоне у, Ь- Для фоновых событий.

О

Сырая асимметрия в реакциях (3,4) вычислялась так же, как я для реакций (1,2). Факторы раябавлекия для протонной и дойтериевой метгейей, приведенные па рис.4, использовались для роакний (3,4). Результата; асимметрии для реакций (3,4) представлены в таблице 5 и па рис.6. Количество событий на поляризованной мзпмни в области поперечного кмтульса 2.2^рт«3.2 Гзз/с составлял! 2024 и 2791 соответственно.

Отрицательный знак асимметрии в пашей схвт эксперимента означает, что для направления вектора поляризации мишени вверх число обрззовзянях мезонов влево меньше чем вправо. Следует отмэтать две особенности в прэдстпвлоотюЯ совокупности экспериментальных данных:

-заметила рост по абсолютной величине односпшовой асимметрии с увеличением рт (при рт>1 Гэв/с);

-в интервале 1гд>т^2 Гэв/с асимметрия либо меняет знак, либо уменызается до нуля.

Представляет интерес вопрос о том, зпвисит ля от энергии положение точки р° , где А(р°)=0. Мы оценили значение р°, а такав х°=2-р°//а для реакций при импульсах 13.3 и

18.5 ГэВ/с и рьр+-и04-Х при импульса 24 ГэВ/с (см. ссылки в диссертации). Зависимость точк.. пересечения и- от Уз показана пз рис.7. Видно, что положение точки'не зависит от начальной энергии соударения й интервале 5<Уз^10 Гэв. Изменение знака асимметрии но данным перечисленных экспериментов происходит в среднем при 0.40±0.03.

В разделе 4.2 приводятся конкретные предсказания рассмотрениях в разделе 1.3 моделей для асимметрии в решении (1). Предсказания этих моделей приваденн на рис.3.'На атом зке рисунке приведены сплошной линией предсказания нашей модели. Псе эти модели дают оценку порядка величины асимметрии, хотя значения свободных параметров, присутствующих в этих моделях, требуют более строгого физического обоснования.

В аакнпенпн сформулированы основные результата диссертации следующим образом:

1.Создана экспериментальная установка с двумя

1 £-^"<»4

—Т1Х

1 ' 1 -©- 2 3 1 , , В 1

- 1 1

-

- 1

1

а.ч*

20

0 -20 -40 -60 -80 -100

Рис.6. Асиммечрия инклюзивного ровдэнмя т) мезонов в центральной области при 40 ГэГ/с на протонной и дейтериевой мишенях.

гт

1.5 1,0 0,5

0,6 0,4. 0.2

\fS.GeV

Рис.7. Положение точки чьресечения нуля аоимш-^ии ) и х°сф) в 38висимси:'?к и' v г;.

прецизионшшп электромагнитными калориметрами и быстродействующей системой сбора данных, позволившая провести измерения в центральной области с хорошей статистичекой точностью.

2.Впервые измерена односпиновая асимметрия в шшлизивном образования и т] -мезонов на поляризоаеших протонах я дейтронах в центральной области в реакциях взаимодействия 7с"р((1)при импульсе 40 ГэВ/с.

3.С хорошей статистической точностью установлено наличие большой односшновой асимметрии инклюзивного роадения и0 мезонов в реакциях тс-ри Сй^ при 1Ху!$0.2 и .8 ГэВ/с.

4.В интервале поперечного импульса 1.2<рт$3.2 ГэВ/с устансплен рост асимметрии с ростом рт.

5.Получена оценка односгашовой асимметрии инклюзивного рождения г) мезонов в центральной области в реакциях я~р и ■х~й+ при импульса 40 ГзВ/с, указывающая на наличие большой асимметрии пря р ГэР'с.

6.Установлено, что эсишвтрия инклюзивного рождения я0 и т) мезонов не зависит от типа поляризованной мишени (р^ и .

7.Впервые установлено, что для различных реакций в центральной области в интерввлг начальных импульсов от 13.3 до 40 ГэВ/с "нуль асимметрии" (точка занулэния разности фаз фшмовых л нефлшговых амплитуд) паход.тся в точке тт-0.40±0.03 и не зависит от начального импульса.

в.Получегаче в эксперименте данные стимулировали постановку нових экспериментов при больппга окп'ргиях (Гэзатрон, ШАЛ, эксперимент Е-704) и появление ряда новых теоретических моделей для их объяснения.

Сексок. работ:

1.И.С.Аяпглобе я. В.Д.Апокин, Ю.И.Арестов, 0.В.Астафьев,

В. ''.Багэтурия, Н.И.Беликов, , Н.С.Борисов, А.II.Васильев,

Л.Н.ГлоЯти, 0.А.Грачев, А.Д.Дерэвгшков, Г.В.Яолобов,

||.М.Иазчриноп, М.Ю.Я1"1ург, В.Н.Матафонов, Г). А.Млтулакко,

Г.ЛМяпрпэткяп, АЛ.Мвяагош, И.Г.Шшаов, А. А.Морозов,

В.В.Мачалов, А.И.Мисник, А.Б.Наганов, С.Б.Нурушев,

A.И.Очерашвили, Л. И. Нага л axa, А.Ф.Прудкоглнд, В.ЕЛшэжм

B.Л.Рыков, Т.М.Сахелашвили, Л.Ф.Соловьев, В.Л.Соловьянов, О.А.Усов, Б.А.Хачатуров, ^.Ю.Ходырев, Б.Г.Чиладзе.Б.В.Чуйко. Измерение односпиновой асимметриив инклюзивном образовании

и т| мезонов в центральной области при импульсе 40 ГэВ/с. Ядерная Физика, т.50 вип.9 (19Э9) стр. 695-704

2.V.D.Apokln, Ya.I.Arestov, O.V.Astailev, N.I.Bellkov, B.V.ChuJlco» A.A.Der«.vshchlkov, O.A.Cracîiev, Yu.A.Matulenko, A.P.Meahchanin» A.A.aorozov, V.V.Mochalov» A.I.Mysnik, S.B.Nurusliev, D.I.Patalakha, A.P.Prudkogllad, V.L.Bykov, b.P.Soiovlev, V.l.Solovianov, A.N.Vasiliev N.S.Borisov, Yu.M.Xazarlnov, B.A.Khachaturov, M.Yu.Llburg, V.N.Matafonov,

A.B.Neganov, Yu.A.Usov Yu.Sh.Bagaturla, L.N.Glontl, G.G.Macharashvlli, A.I.Ocherashvill, T.Ï.Sakhelashvill. Observation of slgnliicant spin rTiects In hard collisions at 40 GeV/c. Phyabs Letters, B243, (1990) p.461-464.

3.V.D.Apokin, Yu.l.Arestov, O.V.Astaïlev, «.I.Bellkov,

B.V.ChuJko, A.A.Derevshchikov, O.A.Grachev, V.Yu.Kliodyrev, Yu.A.Matulenko, A.P.îndshchanln, N.G.Mlnaev, A.A.Morozov, V.V.Mochalov, ' A.I.Mysnlk, S.B.Nurushev, D.I.Patalakha, A.F.Prudkogliad, V.V.Eykalln, V.L.Rykov, L.P.Solovlev, Y.L.SolOTla-07„ A.N.Vasiliev, G.V.Zholobov (IHEP), N.S.Bcrlsov, Yu.M.Kazarlnov, B.A.Khachaturov, M.Yu.Llburg, V.N.Kataîonov, A.B.Neganov, Yu.A.Usov (ОТ), N.S.Amaglobeli, Yu.Sh.Bagaturla, B.G.Chiladze, I.N.Glontl, G.G.Macharashvlli, / .I.Ûch.erashvili, T.M.Sakhelashvlll (ГНЕР TSU) Measurement oi one-ppln asymmetries in inclusive it0 and т} production at 90° cms In the reactions u"p+-7t0(T])+X at 40GeV/c. IHEP Preprint 89-37, Serpukhov, 1989.

4.A.H.Васильев, Ю.А.Матуленко, АЛ.Мещанин, С.Б.Нурушев, Л.Ф.Соловьев, В.Л.Солоеьянов, Ю.Ш.Багатурия, Л.Н.Глоити, Г.Г.Мачарашвили. Наблюдение, асимметрии в образовании тс°

мвзонов в реакции % рt-TC°X под углом 90° в с.ц.м. при импульсе 40 ГзВ/с. Препринт ИФВЗ 84-190, Серпухов, 1984.

5,A.P.Meshchanln, Yu.A.Matulenko, S.E.!furu3hev, L.P.Soloviev, V.L.Solovianov, A.N.Vasille7, Yu.Sh.Bagaturla, L.N.Glonti, G.G.liacharaahvlll. The observation oi tlie asymmetry .In the reaction iTpf-4inX at the angle 90° In c.m.a. at 40 GeV/c. Secon-l international workshop on high energy spin physics. Protvlno. 1984. Editor A.N.Vaslllev, 1985.

6.V.D.Apokln, Yu.I.Arestov, N.I.Bellicov, A.A.Derevshchlkov, O.A.Grachev, Yu. A.Matulenko, A.P.Meshchanln, A.I.IJysnlk, S.B.Hurushev, A.F.Prudkogliad, V.L.Rykov, L.F.Solovlev, V.L.Solovianov, A.N.Vaslllev, (IHEP), N.S.Borlsov, E.I.Bunlatova, YU.M.Kazarlnov, B.A.Kiiac'iaturov, M.Yu.Llburg, V.N.Matafonov, A.B.Neganov, Yu.A.Usov (JINR), Yu.Sh.Bagat irla, L.N.Glonti, G.G.fiacharashvlll, T.M.Sjkhelashvlll (IHEP TSU)

Asymmetry In the Inclusive reaction тГр«.-»1с°Х at high pT at 40GeV/c. VII International Symposium on High Energy Spin Physics. Protvlno USSR 1986, v.II p.83-85, 198?.

T.V.D.Apokln, Yu.I.Ares'ov, O.V.Aatailev, N.I.Bellkov, B.V.Chujko, A.A.Denvshchlkov, O.A.Grachev, Yu.A.Matulenko, A.P.Meshchanln, A.A.Horozov, V.V.Mochfllov, A.I.Hysnlk, S.B.Narushev, D.I.Patalakha, A.F.Prudkogliad, V.L.Rykov, L.F.Solovlev, V.L.Solovianov, A.N.Vaslllev, (IHEP), N/'.Borlsov, YU.M.Kazarlnov, B.A.Khachaturov, M.Yu.Llburg, V.N.Matafonov, A.B.Neganov, Yu.A.Usov (JINR),

Yu.Sh.Bagaturla, B.G.Chlladze, ^.N.Glonti, G.G.Macharashvlll, T.H.S.ikhelashvlll (IHEP TSU)

Revealing of essential Spin Effects In Hard Collisions at 40GeV/c. VIII International Syirposium on High Energy Spin Physics. Minneapolis USA 1988, p.149-15G. AIP Conference Proceedings 187. Particles & Fields 37 vol. I, 1989.