Поиск и исследование узких дибарионных резонансов с изотопическим спином I=2 в пр-взаимодействиях при импульсе налетающего нейтрона 5,2 Гэв/с тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

о»

На правах рукописи УДК 539.17

ПЕЧЕНОВ Владимир Николаевич

ПОИСК И ИССЛЕДОВАНИЕ УЗКИХ ДИБАРИОННЫХ РЕЗОНАНСОВ" С ИЗОТОПИЧЕСКИМ СПИНОМ 1=2 В пр-В 3 АИМОДЕЙСТВ ИЯХ ПРИ ИМПУЛЬСЕ НАЛЕТАЮЩЕГО НЕЙТРОНА 5,2 ГэВ/с

Специальности: 01.04.01 — техника физического эксперимента, физика приборов,

автоматизация физических исследований; 01.04.16 физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

.Дубна 1997

Работа выполнена в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследовании.

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, Юрии Александрович старший научный сотрудник Троян

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Лариса Александровна

старший научный сотрудник . Тихонова

доктор физико-математических наук, Фангиль Ахматгореевич

профессор Гареев

Ведущее научно-исследовательское учреждение: Институт общей и ядерной физики РНД "Курчатовский институт".

"7 . ,

Защита диссертации состоится А'с 1997 года

в С" часов на заседании диссертационного совета Д-047.01.02 в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных ис-' следований, г. Дубна Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛВЭ ОИЯИ. Автореферат разослан "¡"г " С//'¿¿/^ 1997 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических

наук, профессор Лихачев М.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наличие цветовых степеней свободы у кварков приводит к предсказанию огромного числа резонансных состояний, большинство ив которых еще не наблюдались экспериментально. Например, в работе французских теоретиков [1], посвященной анализу резонансных состояний NN71, в модели двух цветных мешков соединенных струной, предсказывается около 20 резонансов в системе ррт^, изучаемой в нашей работе, в диапазоне эффективных масс (2ч-3 ГэВ/с2). Оказалось, что мы наблюдаем, с хорошим совпадением, значительную часть из них.

Однако здесь встает серьезный вопрос о ширинах резонансов, а следовательно, об их природе. Мы не могли бы наблюдать серию резонансов с большой плотностью уровней, если их ширины были бы такими же, как у обычных резонансов. Как будет видно из дальнейшего, экспериментальные ширины наблюдаемых нами резонансов почти на порядок меньше, чем у обычных адронных резонансов. Если принять во внимание результаты других наших работ, связанных с исследованием узких резонансов в системах рр, 7Г7Г (см. [2] - [12]), то можно прийти к выводу, что мы имеем дело с новой физикой - взаимодействием кварков (или адронов) на больших расстояниях, где теория сильных взаимодействий далека от законченности. Отсюда очевидна и актуальность экспериментальных исследований таких эффектов.

Основная цель диссертационной работы. В данной работе мы имеем дело с новыми эффектами, полученными в уникальных условиях (подобных нейтронных пучков нет ни в одной лаборатории мира), поэтому основная цель диссертационной работы заключалась не только в исследовании новых резонансов и определении их характеристик, но и в доказательстве значимости наблюдаемых эффектов и в доказательстве чистоты и непротиворечивости используемой методики.

Значимость эффектов демонстрируется не только достаточно большим отклонением от фона, но и совпадением результатов из двух разных реакций при Рп « 5,2 ГэВ/с как между собой, так и с результатами исследований тех же реакций при Рп я 3,9 и 4,4 ГэВ/с.

Методическая значимость демонстрируется удовлетворением ряда тестовых требований (хорошее совпадение полученных нами значений масс и ширин известных резонансов с их табличными значениям,

выполнением соотношений, вытекающих из изотопической симметрии и т.д.). Все это является результатом создания адекватной методики обработки данных и тщательного анализа экспериментального материала.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые в системе в реакции пр -> рртг+ ж~при Р„ «5,2 ГэВ/с обнаружена серия узких резонансов. Определены их массы, ширины, сечения и статистические значимости. Определены моды распада резонанса в системе рртг+ с массой 2596 МэВ/с2. Произведена оценка спинов резонансов с массами 2596 и 2709 МэВ/с2.

Практическая ценность работы заключается в возможности сравнения полученных экспериментальных данных с теоретическими моделями в более строгом смысле (получены не только характеристики одного какого-то резонанса, но и последовательность резонансов, характер которой ограничивает класс моделей), в возможности использования наших данных для планирования экспериментов в нейтронных пучках ЛВЭ, в возможности использования этих данных для анализа ядерных взаимодействий, в возможности использования ряда методических приемов при обработке других экспериментов.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на семинарах НЭКО и ЛВЭ и докладывались на XII и XIII Международных семинарах по проблемам физики высоких энергий и на международном совещании "От МэВ до ТэВ" (Созополь 96, Болгария).

Результаты, описанные в диссертации, опубликованы в 9 работах, список которых приводится в конце автореферата.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 78 страницах, включая 30 рисунков и 6 таблиц. Слисок литературы - 31 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование темы. Коротко описывается нейтронный (стриппинговыи) канал ЛВЭ ОИЯИ [13] и характеристики точности измерений треков: распределения относительных ошибок измерения треков имеют максимум и полуширину на полувысоте 2,0%± 0,8% для импульсов положительно заряженных треков и 1,9%±0,7% для отрицательно заряженных треков; 0,0013± 0,0009 и 0,0023±0,0014

для ошибок намерения тангенсов углов погружения (Atyrv). соответственно: 0,0008 ±0,0005 рад. п 0,0013 ± 0,0008 рад. - для ошибок измерения азимутальных углов ¡).

В первой главе описывается система интерактивных, связанных между собой служебными файлами, программ подготовки результатов геометрической реконструкции треков к последующей обработке. Основными из них являются следующие:

• Интерактивная программа переписи данных с магнитной ленты на IBM-PC с одновременной переформировкой и перекодировкой чисел из внутреннего представления их на ЕС-ЭВМ в представление на IBM-PC. При этом происходит отбор событий, отвечающих заданной топологии.

• Интерактивная программа сортировки событий по номеру пленки, номеру кадра и координатам. Для увеличения скорости сортировки и уменьшения требований к дисковой и оперативной памяти сортируется не исходный файл DST, а индексный файл прямого доступа (этот файл непользуется н другими программами обработки), содержащий информацию о номере пленки, номере кадра, координатах звезд и номере события в исходном файле DST.

• Интерактивная программа поиска событий померенных более одного раза и программа объединения нескольких частой статистики в один файл.

Для примера на рисунке 1 приведена копня экрана программы поиска событий измеренных более одного раза, позволяющая просматривать до десяти звезд одновременно п выводить на экран полную информацию о событиях.

• Программы проверки качества измерений треков различными операторами п качества измерений отдельных пленок. Проверка качества измерений треков различными операторами осуществляется сравнением вида, средних значений и дисперсий распределений измеренных длин треков, относительных ошибок импульсов, \2 и W2 описания треков. Отбор пленок осуществляется сравнением средних значений суммарных импульсов 7' (Ру = 1 Pj/k, ГД° число отобранных с: помощью итерационной процедуры событий данной пленки; Pj — где п

число заряженных частиц в событии), азимутальных углов ¡3 направлений суммарных импульсов Рх и тангенсов углов погружения 1да импульсов Р,. Такой анализ позволил обнаружить в материалах некоторых сеансов облучения увеличение магнитного поля в камере, небольшое изменение магнитного поля в ускорителе, при котором производился вывод пучка, и плохой прижим фотопленки к стеклу в некоторых лентопротяжных механизмах.

Во второй главе описывается интерактивная программа и методика определения параметров пучка падающих нейтронов, введение поправок на магнитное поле в камере и наличие ложной кривизны. Приводятся результаты определения параметров пучка нейтронов в различных сеансах облучения при Рп « 5,2 ГэВ/с для пятилучевых звезд.

Величина импульса и направление падающих нейтронов в 1-метровой водородной камере в каждом сеансе облучения определялись по распределениям суммарных импульсов заряженных частиц и направлениям этого импульса для событий, в которых родились только зараженные частицы, и ц которые были выделены итерационной процедурой. На рисунке 2 показаны распределения суммарных импульсов Рл (Рх = Рм где Р, -- импульс ¿-ой частицы) заряженных частиц, тангенсов углов погружения tga суммарных импульсов, азимутальных углов в направлений суммарных импульсов и балансов энергий Р (Р = + т\ +тр-Ее, где гпп - масса нейтрона, тр - масса протона мишени, Е,ч = £¿=1 Е{ - сумма энергий вторичных заряженных частиц)

до н после (заштрихованные гистограммы) отбора событий итерационной процедурой. С помощью этой же программы осуществлялся выбор эффективного объема камеры.

Рис. 2: Распределения суммарных импульсов Р, ¡заряженных частиц (а), тангенсов углов погружения tga суммарных импульсов (б), азимутальных углов /3 направлений суммарных импульсов (в) и балансов энергий .Р (г) до и после (заштрихованные гистограммы) отбора событий итерационной процедурой.

Правильность введения поправок на магнитное поле в камере и на ложную кривизну тестировались различными способами: проверкой положения масс т] и ш мезонов, хорошо наблюдающихся в спектре эффективных масс комбинации 7г+7г_7г° в реакции пр -» до7г+7г_7г_7г° , проверкой выполнения изотопической симметрии в реакции пр -+ рк+тт+п~7г~п (в этой реакции для изотопи-

чески симметричных частиц в общей системе центра масс импульсные спектры должны совпадать, а распределения углов вылета частиц в* должны быть зеркально симметричны) и др. На рисунке 3 представлено распределение эффективных масс комбинаций 7г+7г~7г° из реакции пр -+ рртх+-п~ж~и° прп Рп « 5,2 ГэВ/с (сумма всех сеансов облучения). Распределение аппроксимировалось некогерентной суммой

Мтг+7Гп0, ГэВ/с2

Рис. 3: Распределение эффективных масс комбинаций 7Г+7Г~7Г° из реакции пр —> рртг+тт~тт° при Рп ~ 5,2 ГэВ/с. Сплошная кривая - аппроксимация распределения некогерентной суммой фоновой кривой (пунктирная кривая) и двумя резонансными кривыми, взятыми в Брейт - Вигнеровской форме. Стрелки соответствуют табличным значениям масс ц и и мезонов.

фоновой кривой, взятой в виде суперпозиции полиномов Лежандра до пятой степени включительно (коэффициенты при полиномах более высоких степеней незначпмы), и двумя резонансными кривыми, взятыми в Брейт - Вигнеровской форме. Доля фона составляет 91,0%. Фон описывает области вне резонансов с х2 на °ДНУ степень свободы, равным 1,03±0,11, п квадратным корнем из дисперсии \2 распределения \П5 = 1,47 ± 0,08, что близко к значениям для чисто статистического

С

распределения (\2 = 1; \Г0 = 1,41).

Полученные данные об ;/ и и; -- мезонах п1)иведены в таблице 1. В первой колонке таблицы приведены типы частиц; во второй табличные значение масс частиц; в третьей - экспериментальные значения масс резонансов; в четвертой их экспериментальные ширины: в пятой значения сечений образования резонансов в реакции пр --> j)/)7r+7r~7r~7rü с ошибками, включающими ошибку в определении сечения этой реакции (см. [14]); в шестой колонке число стандартных отклонений от фона. Число стандартных отклонений рассчитывалось по формуле S.D. — (Nc - N/,)/где Nr - число событий в эксперименте, Nk число событий в фоне (пунктирная кривая на рис. 3). Из таблицы 1 видно, что массы этих мезонов, определенные из нашего эксперимента, совпадают с табличными значениями с точностью до 1,5 МэВ/г2 (< 0,3%). Значения эффективных масс, ширин и сечений // и и) мезонов, определенные для разных сеансов облучения водородной камеры, совпадают в пределах экспериментальных ошибок.

Таблица 1

Мт ± АЛ/,. Д, ± АЛ/;) Г, ± АГ;, ст ± AiT S.D.

МэВ/с2 МэВ/с2 МэВ/с2 ,/Ь

V 547.45 ±0.19 548,6±2,1 15.4±2.1 13.4

и 781.94 ±0.12 783Д±2,5 32,8;?;? 34.С±5.0 10.7

В третьей главе кратко описывается интерактивная программа кинематического фитирования событий, методика разделения событий по каналам реакций, приводятся оценки примеси событий одного канала реакции в другой п потерь событий. В конце главы описывается метод определения разрешения по эффективным массам и по суммарному импульсу нескольких частиц, приводятся результаты определения разрешения по эффективной массе j>j>7t+ комбинаций из реакции IIР —» рр7Г+7Г~7Г~ при Р„ ~ 5,2 ГэВ/с.

Пятилучевые звезды аппроксимировались тремя каналами реакций: канал "0" пр -* р-рж*(4С-фпт четыре уравнения связи), канал 'V" п/р -> ;;р7г+7г~7г~7г" (1С-фит одно уравнения связи) и канал "N" пр рк+п+тг~п~и (1С-фпт одно уравнения связи). Поскольку в общем случае неизвестно, какие из трех положительно заряженных частиц являются протонамн, а какие тт+ мезонами, то

в каждом канале аппроксимировалось три гипотезы и выбиралась та, которая имеет наименьший \'2 . Оценка доли событий с неправильно выбранной гипотезой внутри одного канала реакции показала, что в канале "(Г содержится 1,1% таких событий, в канале "7Г°" - 2,9%, в канале "1\т" - 2,2%.

При разделении событий по каналам реакций использовался \2 критерий (отбирались события с \2 < Хтр.)- Дпя канала "О" ,\гр. был взят равным 12,5, для каналов реакций с рождением одной нейтральной частицы - равным 6,5. Такие границы по х1 соответствуют приблизительно однопроцентному доверительному уровню. Если событие удовлетворяло критерию х2 < Хгр. в гипотезе канала "О", то оно относилось к этому каналу независимо от значений \'2 в других каналах (правило предпочтения [15]). Когда дпя одного события одновременно проходили гипотезы канала "л-0" и канала "№', выбиралась та гипотеза, у которой х2 меньше. Оценка показала, что в канале "О" примесь событий канала "7Г°" составляет не более 3,2%, канала "К" - 0,5%; в канале "тг°" примесь событий канала "X" - 3,9%; в канале "К" примесь событий канала " 7Г°" - 2,1%. В работе приводятся качественные подтверждения правильности методики разделения событий по каналам реакций.

Далее приводятся и обосновываются дополнительные критерии отбора событий в различных каналах реакций: по ошибке суммарного импульса всех заряженных частиц и по недостающей массе - для всех каналов реакций; по косинусу угла вылета ж0 в общей системе центра масс - для канала "7г°" ; по импульсу 7г+ в лабораторной системе -для канала "Г\т".

Для иллюстрации надежного разделения событий по каналам реакций на рисунке 4 показано выполнение изотопической симметрии для событий реакции пр п : рис. 4а - распределения импуль-

сов протона и нейтрона (сплошная пиния) в общей системе центра масс; рис. 46 - распределения квадратов перпендикулярных импульсов р и п (сплошная линия) в с.ц.м.; рис. 4в - распределения косинусов углов вылета р и п (сплошная линия) относительно оси реакции в с.ц.м.; рис. 4г - распределения импульсов 7Г+ и ж~ (сплошная линия) в с.ц.м.; рис. 4д- распределения квадратов перпендикулярных импульсов 7г+ и 7г~ (сплошная линия) в с.ц.м.; рис. 4е - распределения косинусов углов вылета тг+ и тт" (сплошная линия) относительно оси реакции в

Рис. 4: Распределения, демонстрирующие выполнение изотопической симметрии в реакции пр —> рж*тг+л~тг~п .

с.ц.м.; рис. 4ж - распределения эффективных масс комбинаций рж+ и 77-71 (сплошная линия); рис. 4о - распределения эффективных масс комбинаций р7г+7г+ и п-к~ж~~ (сплошная линия), рис. 4и - распределения эффективных масс комбинаций 7Г+7Г+ и тг~тг~ (сплошная линия).

В таблице 2 приводятся средние значения и стандартные отклонения для распределений, показанных на рис. 4. Из рисунка и таблицы видно хорошее совпадение распределений для изотопически симметричных частиц.

Таблица 2

Среднее значение о

Рр (МэВ/с) Рп (МэВ/с) 532,6 ±2,3 527,1 ±2,3 194,3 ±1,7 193,2 ±1,6

Р2р (ГэВ/с)2 Р2„ (ГэВ/с)2 0,491 ±0,0017 0,437 ±0,0017 0,1419 ±0,0012 0,1411 ±0,0012

СОЙ©* соЮ* -0,0489 ±0,0082 +0,0253 ±0,0083 0,6827 ±0,0058 0,6933 ±0,0059

Р,+ (МэВ/с) Рж- (МэВ/с) 268,6 ±1,0 270,3 ± 1,1 123,1 ±0,7 123,5 ±0,7

Р2^ (ГэВ/с)2 Р*г (ГэВ/с)2 0,0534 ±0,0005 0,0530 ±0,0005 0,0537 ±0,0003 0,0530 ±0,0003

со5©;+ X -0,0431 ±0,005 +0,0685 ±0,005 0,5881 ±0,0035 0,5896 ±0,0035

Мрт+ (МэВ/с2) Мпт- (МэВ/с2) 1268,4 ±1,1 1270,3 ±1,1 124,4 ±0,7 125,1 ±0,8

Мрт+Г+ (МэВ/с2) (МэВ/с2) 1596,4 ±1,8 1597,4 ±1,8 149,1 ±1,3 153,6 ±1,3

(МэВ/с2) Мт-Х- (МэВ/с2) 474,0± 1,6 471,4± 1,6 130,6 ±1,1 130,5 ±1,1

После разделения каналов реакций и выполнения дополнительных тестов в реакции пр —> ррп+7т~7т~ остается 8394 событий, в реакции пр —> ррп+7т~7т~7т° - 3884 событий, в реакции пр —> рж+тг+тг~п -6680 событий. Такое распределение событий между каналами реакции согласуется с сечениями этих каналов, определенными в работе [14].

Четвертая глава посвящена поиску и исследованию узких дибари-онных резонансов с изотопическим спином I = 2 в реакции пр —> рр7Г+7г~7Г~ приимпульсе налетающих нейтронов ~ 5,2 ГэВ/с. По-

капано также наличие этих резонансов как в реакции пр —> р/)7Г+7г-7г~7г° при том же импульсе нейтрона, так и в реакциях пр —> рртг+тг-тг- и up —► при Рп = 4,43 ±0.11 ГэВ/с

и Рп — 3.88 ± 0,10 ГэВ/с. Приводится анализ мод распада резонанса в системе р]>тг+ с массой 259G МэВ/r2 и оценка спинов резонансов с массами 259G МяВ/с- и 2709 МэВ/г'2. Конец главы посвящен обзору экспериментальных данных по поиску дибарнонных резонансов с изотопическим спином 1=2.

На рисунке 5 представлено распределение эффективных масс рр:г+ комбинации из реакции пр —> рртт+ж~'к~ при Р„ « 5.2 ГэВ/с. Рас-

Риг. 5: Распределение эффективных масс ;)рт+ - комбинации нп реакции пр —> при Рп ~ 5,2 Гг>В/с. Сплошная кривая - аппроксимация фоном и

восемью Брейт-Вигнсровскими функциями, пунктирная кривая вклад фона (полином Лежандра четвертой степени).

пределение аппроксимировалось некогерентнон суммой фоновой кривой, взятой в виде суперпозиции полиномов Лежандра до четвертои степени включительно, и восемью резонансными кривыми, взятыми в Брейт Вигнеровскон форме. Доля фона составляет 93.1%. Фон

описывает области вне резонансов с \2 на одну степень свободы, равным 0,89±0.12, и квадратным корнем из дисперсии ^-распределения v/Z? = .1,34 ±0,08, что очень близко к значениям для чисто статистического распределения (\'2 = 1; \fD — 1,41). Фоновая кривая, нормированная на полное число событии (на 100%), описывает экспериментальное распределение с \2 = 1,14 ± 0,10 и \TD = 1,65 ± 0,07, что заметно отличается от теоретических значений для чисто статистического распределения.

Таблица 3

Ме ± АМе Ге ± ДГе Гл±ДГд а ± Аа S.D. Р

МэВ/с2 МэВ/с2 МэВ/с2 рЪ

2175± 6 17 11 'и+13,9 12,8+1Si9 1,7±0,7 2,8 7,4-10" -2

2221± 6 11 1_5'3 ' +12,8 2,5±0,8 3,5 9,2-10" -3

2321±24 or 1 -15,5 > +62,4 ЗП П-15'5 ' +62,4 2,2±1,1 3,2 1,0-10" -2

2398± 8 19 7~6'6 iy>'+23,4 0,0+23.4 2,9±1,4 2,3 3,3-10"

2471± 5 Ol q-4,7 > +9,6 0,0+9,6 4,1±1,3 3,4 1,1-10" -2

2525± 7 9« К"10.7 > +31,7 10 I-10'1 4,0±1,4 3,2 2,6-10" -2

2596± 6 31 5-9'1 ' +18,0 10 3"9'1 9,2±1,9 5,6 1,9-10" -7

2709± 6 19 2"5'8 ' -Ь15,4 0,0+15,4 4,9±1,6 3,5 7,1-10" -3

Полученные данные приведены в таблице 3. В первой колонке таблицы приведены центральные значения масс резонансов; во второй - их экспериментальные ширины; в третьей - истинные ширины резонансов, полученные квадратичным вычитанием из экспериментальной ширины соответствующего разрешения по эффективным массам рртг+ - комбинаций (разрешение по массе линейно растет от 2,7 до 17 МэВ/с2 при изменении массы от суммы масс до ~ 2,7 ГэВ/с2). В четвертой колонке приведены значения сечений образования резонансов в реакции пр —> рртг+тт~тт~ с ошибками, включающими ошибку в определении сечения этой реакции; в пятой колонке - число стандартных отклонений от фона; в шестой - произведение вероятности того, что данные особенности являются фоновыми флуктуациями, на отношение числа бинов во всем распределении к числу бинов в области соответствующего резонанса. Число стандартных отклонений рассчитывалось по формуле S.D. = (Ne - Nb)/jN~b, где Ne - число событий в эксперименте, Ni, -- число событий в фоне (пунктирная кривая на

рис. 5).

На рисунхе 6 представлено распределение эффективных масс ррп+ - комбинаций из реакций пр -+ рря+тт~-к~ и пр -> рртг+7г~7г~7г0 . Это распределение, обрабатывалось так же, как и распределение на рис. 5. Доля фона составляет 93,9%. Фон описывает области вне резонансов с х2 = 0,89 ±0,12; у/П = 1,41 ±0,09. На этом же рисунке приведено распределение (нижняя гистограмма) эффективных масс рртг+ -комбинаций только из реакции пр -» рр7г+л"7г~7г° . Вертикальными линиями из точек показано положение масс резонансов. Результаты аппроксимации представлены в таблице 4. Обозначения колонок такие же, как и в таблице 3.

пр —> рр7Г+7Т 7т (я0) Рп=5.2 ГэВ/с

Рис. 6: Распределение эффективных масс ррж+ - комбинаций из реакций пр —> ррк+п~п~ и пр —+ рр7г+7г~7г~7г° при Рп и 5,2 ГэВ/с. Сплошная кривая - аппроксимация фоном и восемью Брейт-Вигнеровскими функциями, пунктирная кривая - вклад фона. Нижняя гистограмма - распределение из реакций пр —> рр1г+7г~7г-7г°. Вертикальные линии из точек соответствуют подобранным массам реаокаксов.

Из сопоставления таблиц 3 и 4 видно, что добавление к событиям реакции пр рр7\~^7Т~ 7Г~ событий реакции пр —► р^7г+7г~7г"~7г° приводит

Таблица 4

Ме ± ДМе Ге±АГе Гя±ЛГл Р

МэВ/с2 МэВ/с2 МэВ/с2

2184± 7 17 о-в,« >^+21,7 11 й-6'8 ' +21,7 2,5 2,3 ю- -1

2218± 5 91 >^+12,4 15,8+1^4 4Д 1,1 10" -3

2300± 8 о7 4-14,8 '' +45,2 •>9 7-14,8 3,7 2,5 10- -3

2402± 5 91 V5'5 > +12,6 0,0+ и, 6 3,6 8,3 10- -3

2491± 5 01 й- 0,0+6,7 4,8 3,0 10- -5

2530± 8 ОО К-8,2 3,2 1,8 10- -2

2602± 7 96 7-8'6 +20,6 0,0+20,6 4,1 5,9 10- -4

2716± 6 0,0+6,9 2,0 7,4-10- -1

к росту статистических значимостей особенностей, расположенных в той области масс рртг+, где вклад событий реакции пр ~> ррп+тт~-к~1г0 существен (приблизительно в соответствии с увеличением статистики). Падение значимости резонансов с массами около 2184, 2602 и 2716 МэВ/с2 объясняется завышением фона в районе этих масс из-за сложного поведения спектра масс рр-1г+ из реакции пр -+ рртг+к* к0 в этих областях.

На рисунке 7 представлено распределение эффективных масс рр7г+ - комбинаций из реакций пр —> ррк* и пр —> ррк+тг~л~7т° при Рп = 4,43 ±0,11 ГэВ/с и 1\ = 3,88 ±0,10 ГэВ/с, полученных нами в других сеансах. Заштрихованные области на этом рисунке соответствуют положениям и экспериментальным ширинам резонансов, обнаруженных в этих же реакциях при Рп и 5,2 ГэВ/с. Наблюдается хорошее совпадение этих резонансов с выбросами в экспериментальном распределении на рис. 7.

Эти факты подтверждают существование особенностей, обнаруженных в реакции пр ррж+тг~тг~ .

пр —> РР7Т+7Г7Г(7Т°) Рп=3.9, 4.4 ГэВ/с

1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 МрртЛ ГэВ/с2

Рис. 7: Распределение эффективных масс рртг+

пр

+ ~ — ррТГ^7Т 71

II пр

рртг^к 7Г 7Г при Рп

комбинации цп реакции 4.43 ГпВ/с и 3.88 ГоВ/с.

Заштрихованные области соответствуют положениям и экспериментальным ширинам ре:зонансов, обнаруженных в тех же ¡»'акциях при Рп ~ 5.2 ГяВ/е.

Анализ мод распада резонанса с массой 2596 МзВ/с1 в реакции пр —> рртг+тт~~л~ при Рп »5,2 ГоВ/с показал, что он распадается по трем каналам:

{ВВ)£+ -

{В В)

++ 7Г+ 2095 Л

■ рр

(83 ±23)% (10 ±3)%

(7 ±15)%

Здесь (ВВ)-2095++ резонанс в системе рр с массой 2095 МзВ/г-. Сигналы от р^-резонансов отметались как в наших работах, так и в ряде других экспериментов (см. обзор [16]).

На рисунке 8 приведено распределение эффективных масс рр из изучаемого здесь канала реакции пр —> ррл+я~тт~~ при Р„ ~ 5,2 ГэВ/с.

Распределение обработано аналогично гистограмме 5. Положение особенностей на рисунке хорошо согласуется с массами резонансов обнаруженных нами в другой работе [11]. Стрелкой на рисунке 8 отмечено положение массы Мрр = 2095 МэВ/с2.

пр —> pprrV 7г Рп=5.2ГэВ/с

Рис. 8: Распределение аффективных масс рр - комбинаций из реакции пр —> ррп+к~к~ при Рп = 5,20 ± 0,13 ГэВ/с. Сплошная кривая - аппроксимация фоном и восемью Брейт-Вигнеровскими кривыми, пунктирная кривая - вклад фона (полином Лежандра четвертой степени).

Известно, что в сильных трехчастичных распадах резонансов угловые распределения по cosQ—^ угла между нормалью к плоскости распада резонанса (п) и направлением его полета (P/ics ) в общей системе центра масс описываются суммой четных полиномов Лежандра, максимальная степень которых равна 2/, где J - полный спин [17]. На рисунке 9 приведены результаты анализа спинов резонансов с массами 2596 МаВ/с2 и 2709 М.эВ/с2 из реакции пр р^тг+тг-при Рп »5,2 ГэВ/с:

рис. 9а распределение по со.?©—событий из области резонанса с

2.58 ё Мрртт+^ 2.62 2.70 ё Мрря+§ 2.72

Со5 0п.РКе5. Со£3 0п,рк,

Рис. 9: а - распределение по сов0событий из области резонанса с массой 2596 МэВ/с

после вычитания фона. Горизонтальная пунктирная линия - попином Лежандра нулевой степени, штрих-пунктирная линия - сумма полиномов 0-ой и 4-ой степени, сплошная линия - сумма полиномов 0-ой, 4-ой и 8-ой степени; б - распределение по СО50— событий из области резонанса с

«•¿Не,.

массой 2709 МэВ/с2 после вычитания фона. Горизонтальная пунктирная линия - полином Лежандра нулевой степени, штрих-пунктирная линия - сумма полиномов 0-ой и 4-ой степени, сплошная линия

- сумма полиномов 0-ой, 4-ой и 18-ой степени; в,г - фоновые распределения в областях резонансов с массами 2596 и 2709 МэВ/с2, соответственно, определенные линейной интерполяцией соответствующих распределений из областей справа и слева от резонансов. Пунктирные горизонтальные линии

- описания распределений полиномом Лежандра нулевой степени, непрерывные линии - описания полиномом 2-ой степени.

массой 2596 МэВ/е2 после вычитания фона. Горизонтальная пунктирная линия - полином Лежандра нулевой степени, штрих-пунктирная пиния - сумма полиномов 0-ой и 4-ой степени, сплошная линия - сумма полиномов 0-ой, 4-ой и 8-ой степени;

рис. 96 - распределение по совЭ—; событий из области резонанса с

массох! 2709 МэВ/с2 после вычитания фона. Горизонтальная пунктирная линия - полином Лежандра нулевой степени, штрих-пунктирная линия - сумма полиномов 0-ой и 4-ой степени, сплошная линия - сумма полиномов 0-ой, 4-ой и 18-ой степени;

рис. 9в,г - фоновые распределения в областях резонансов с массами 2596 и 2709 МэВ/с2, соответственно, определенные линейной интерполяцией соответствующих распределений из областей справа н слева от резонансов. Пунктирные горизонтальные пинии - описания распределений полиномом Лежандра нулевой степени, непрерывные пинии -описания полиномом 2-ой степени.

На рисунках приведены средние доверительные уровни описания этих распределений. Видно, что хотя и нельзя отрицать изотропного характера этих распределений, но наиболее вероятное значение спина резонанса с массой 2596 МэВ/с2 - «7 > 4, а для резонанса с массой 2709 МэВ/с2 - / > 9.

В обзоре экспериментальных данных по поиску дибарионных резонансов с изотопическим спином 1—2 (обсуждаются работы [18]-[22]) показано, что имеющиеся в литературе крайне немногочисленные данные касаются, в основном, поиска резонансов в областях масс, значительно более низких, чем изучаемые в нашем эксперименте. При этом часть по них (ядерные взаимодействия) допускают другие, не резонансные, интерпретации. В работе французских физиков [19], выполненной электронной методикой (изучалась реакцияр+}> —> я-- +Х при Тр = 2,1 ГэВ и 2,7 ГэВ, 7Г~ регистрировался под углом 13,8°) и имеющей неплохую статистику, наблюдаются две особенности при массах в районе 2160 МэВ/с2 и 2460 МэВ/с2 (2,бег и 2а, соответственно). В работе [22] наблюдается особенность в спектре эффективных масс ррк~ - комбинаций при массе 2,063 ГэВ/с2 на уровне 4а. Вопрос о ее изотопическом спине остается открытым.

В заключении кратко сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Написан пакет интерактивных, связанных между собой, программ подготовки к физической обработке результатов геометрической реконструкции треков. Пакет включает в себя программы переписи. переформатирования, сортировки, поиска событий померенных более одного рапа, выдачи листинга для проверки правильности измерений и идентификации по ионизации, проверки качества измерении различными операторами и проверки однородности качества материала для различных пленок одного облучения и др. Написаны программы аппроксимации (на основе программы MINUIT) распределении различными функциями и другие служебные программы. Всего около 70 программ. Также созданы несколько библиотек, содержащих около 150 подпрограмм, написанных на Фортране и Ассемблере, облегчающих обработку экспериментальных данных.

2. Разработана методика и написана интерактивная программа определения параметров пучка нейтронов и введения поправок на магнитное поле в камере и на ложную кривизну. Для; проверки материала проанализировано распределение эффективных масс комбинации 7г+7г-7г° ИЗ реакции Гф —» р-р7Г + 7Г—7Г~7Г° , в котором хорошо наблюдаются 7/ н и мезоны. Массы этих мезонов, определенные из нашего эксперимента, совпадают с табличными значениями с точностью до 1,5 МэВ/с2 (< 0,3%).

3. Разработаны методы разделения событий по различным каналам реакций. Помимо совпадения значений эффективных масс обычных ре-зонансов с табличными значениями, продемонстрировано выполнение соотношений, следующих из изотопической симметрии. Оценены доли примеси событий из других каналов реакции и потери событии.

4. Написана универсальная подпрограмма определения экспериментального разрешения по массам, суммарным импульсам и т.д.

5. Впервые в системе ррл+ в реакции пр —» ррл+я~тг~ при Рп % 5,2 ГэВ/с обнаружена серия узких резонансов. Показано, что в канале пр рря+7т~я~7г{1 наблюдаются такие же особенности. Эти данные хорошо согласуются с выбросами в спектре эффективных масс рртг+ из реакций пр ррк+л~п~ и пр рр7т+71~7г~тт{) при Рп к 4.4 ГэВ/с и при Рп ~ 3,9 ГэВ/с, изученных нами же.

6. Определены вероятности ¡«спада резонанса в ciktc.mc ppiг+ с

массой 2596 МэВ/с'2 по различным каналам: с вероятностью (83±23)(Х резонанс распадается по каналу -» A ^"V, с вероятностью (10±3)% - по каналу (ВВ)11 с вероятностью (7± 15)% - по каналу —> рртг+. Здесь (£5)2095 днбарион в системе 2-х протонов с массой в районе 2095 МэВ/с2. Приводится спектр эффективных масс рр из той же реакции, в котором наблюдаются пики в областях масс, совпадающих с р/;-резонанс.ами, обнаруженными нами ранее.

7. Оценка спинов резонансов с массами 2596 и 2709 МэВ/с2 в системе рртт+ дала наиболее вероятные значения J > 4 и .7 > 9, соответственно.

8. Приведен обзор экспериментальных данных по поиску дибарлон-ных резонансов с изотопическим спином 1 = 2.

Большинство результатов получено впервые. Они изложены в следующих работах:

1. С. Besliu et al. Preprint JINR, Dl-83-815, Dubna, 1983;

Труды симпозиума "Нуклон-нуклонные и ацрон-ядерные взаимодействия при промежуточных энергиях" (23-25 апреля 1984г., Ленинград).

2. К. Бешлиу и др. Препринт ОИЯИ, Д1-85-433, Дубна, 1985.

3. Ю.А. Троян и др. Краткие сооб. ОИЯИ, No.13-85, 1985.

4. Ю.А. Троян и др. Препринт ОИЯИ, Д1-88-329, Дубна, 1988;

IX Международный семинар по проблемам физики высоких энергий. Дубна, 14-19 сентября 1988г.

5. Ю.А. Троян, В.Н. Печенов Препринт ОИЯИ, Р1-90-139, Дубна, 1990.

6. Ю.А. Троян, В.Н. Печенов Препринт ОИЯИ Р1-92-290, Дубна, 1992;

Proc.of the Xlth Intern. Seminar on High Energy Physics Problems. Dubna,Russia, Sept., 1992; ЯФ, T.56, B.4, 1993. c.191.

7. Yu.A. Troyan et al. Proc. of Seminar on High Energy Phys. Probl. Relat. Nucí. Phys. and Quantum Chroinodinamics, (Dubna, Sept., 1994);

8. Yu.A. Troyan et al. JINR Rapid Comm., No.4[67], 1994. p.67.

9. Yu.A. Troyan et al. Proc. of Seminar ou High Energy Phys. Probl. Relat. Nucl. Phys. and Quantum Chromodinamics, (Dubna, Sept., 1996)

Литература

[1] В. Tatischeff IPNO-DRE. 94-19, 1994.

[2] С. Besliu et al. Preprint JINR, Dl-83-815, Dubna, 1983;

Труды симпозиума "Нукпон-нуклонные и адрон-ядерные взаимодействия при промежуточных энергиях" (23-25 апреля 1984г., Ленинград).

[3] К. Бешлиу и др. Препринт ОИЯИ, Д1-85-433, Дубна, 1985.

[4] Ю.А. Троян и др. Краткие сооб. ОИЯИ, No.13-85, 1985.

[5] Ю.А.Троян и др. Труды симпозиума " Нуклон-нухлонные и адрон-ядерные взаимодействия при промежуточных энергиях" (21-23 апреля 1986г., Ленинград).

[6] Ю.А. Троян и др. Препринт ОИЯИ, Д1-88-329, Дубна, 1988;

IX Международный семинар по проблемам физики высоких энергий. Дубна, 14-19 сентября 1988г.

[7] В.В. Авдейчиков и др. Препринт ОИЯИ Р1-90-52, Дубна, 1990; ЯФ т.54, в.1[7], 1991

[8] Ю.А. Троян и др. Препринт ОИЯИ, Р1-90-78, Дубна, 1990.

[9] Ю.А.Троян и др. Препринт ОИЯИ Р1-90-79, Дубна, 1990; ЯФ т.54, в.5[11], 1991

[10] Ю.А.Троян и др. Proc. of the X Intern. Seminar on High Energy Physics Problems. Dubna, Sept., 1990.

[11] Ю.А. Троян, B.H. Печенов B.H. Препринт ОИЯИ Pl-92-290, Дубна, 1992;

Proc.of the Xlth Intern. Seminar on High Energy Physics Problems. Dubna,Russia, Sept., 1992; ЯФ, т.56, b.4, 1993. c.191.

[12] Yu.A.Troyan et al. JINR Rapid Communications No.6[80]-96, 1996.

[13] А.П.Гаспарян и др., ПТЭ, No.2, р.37, 1977; Сообщение ОИЯИ 1-9111, Дубна, 1975.

[14] К. Бешлиу и др. ЯФ, т.43, в.4, 1986. с.888.

[15] А. Абдивалиев и др. Препринт ОИЯИ, 1-10669, Дубна, 1977.

[16] Ю.А. Троян Ю.А. ЭЧАЯ, 24, (Май-Июнь 1993), рр.683-730, (Phys.Part.Nucl., 24 (3), May-June 1993, рр.294-316).

[17] A.M. Балдин A.M. и др. "Кинематика ядерных реакций", "Ато-миздат", М, 1968.

[18] К.Н. Ермаков и др. Препринт ЛИЯФ-1158, Л., 1986(7).

[19] М.Р. Combes-Comets et al. PRC, v.43, No.3, 1991, p.973.

[20] B. Parker et al. PRL, v.63, No.15, 1989, p.1570.

[21] J. Julien et al. Z.Phys.A 347, 1994, p.181.

[22] W. Brodowski et al. Z.Phys.A 355, 1996, p.5.

Рукопись поступила в издательский отдел 26 сентября 1997 года.