Радиационный захват мюонов сложными ядрами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОПИСАНИЕ РАДИАЦИОННОГО yV- ЗАХВАТА В

СТАНДАРТНОЙ ДИАГРАММНОЙ ТЕХНИКЕ

§1.1. Измеряемые характеристики РМЗ

§ 1.2. Элементарная амплитуда РМЗ

§ 1.3. Эффективный гамильтониан РМЗ в стандартном импульсном приближении.

ГЛАВА П. РАДИАЦИОННЫЙ JM— ЗАХВАТ В РАМКАХ ИМПУЛЬСНОГО

ПРИБЛИЖЕНИЯ В МИКРОСКОПИЧЕСКОМ ПОДХОДЕ

§ 2.1. Энергетический спектр (/-квантов в РМЗ на сложных ядрах . . . /.

§ 2.2. Мультипольное разложение матричных элементов.

§ 2.3. Ядерные волновые функции.

§ 2.4. Результаты расчетов характеристик РМЗ и их обсуждение.

§ 2.5. Характеристики радиационного захвата поляризованных уц -мезонов на ядрах и 40Са.

2.5.1. Коэффициент угловой асимметрии фотонов и циркулярная поляризация фотонов.

2.5.2. Результаты вычислений асимметрии

РМЗ в микроскопическом подходе

Выводы главы П.

ГЛАВА Ш. ПЕРЕНОРМИРОВКА ФОРШАКТОРОВ СЛАБОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И РМЗ.

§ 3.1. Эффективные заряды для изоспинового и спин

-изоспинового полей.

§ 3.2. Условие существования индуцированного псевдоскалярного взаимодействия в ядерном веществе и формфактор . ^

§ 3.3. Эффективные гамильтонианы ОМЗ и РМЗ на сложных ядрах с учетом перенормировки слабых формфакторов

3.3.1. Эффективный гамильтониан ОМЗ

3.3.2. Эффективный гамильтониан РМЗ

§ 3.4. Расчеты характеристик ОМЗ и РМЗ на

3.4.1. Скорости ОМЗ.

3.4.2. Расчет спектров фотонов и скоростей

РМЗ на 40Са.

3.4.3. Расчет циркулярной поляризации фотонов и коэффициента асимметрии испускания фотонов при захвате поляризованных уи-мезонов.

3.4.4. Расчет с измененными параметрами поляризационного оператора пиона

3.4.5. Обсуждение результатов

Выводы главы Ш

ГЛАВА 1У. УСЛОВИЕ НЕПРЕРЫВНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОКА

И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС РМЗ.

§ 4.1. Эффективный гамильтониан РМЗ.

§ 4.2. Вычисление матричных элементов в модифицированном импульсном приближении (MIA)

§ 4.3. Результаты расчетов РМЗ на ядрах 1бО и ^°Са в MIA и их обсуждение.

4.3.1. Вычисление характеристик реакции

1бО (у^/)16//.

4.3.2. Вычисление характеристик реакции

Выводы главы 1У

ВЫВОДЫ ГЛАВЫ 1У

Учет выполнения условия непрерывности ядерного электромагнитного тока при конструировании эффективного гамильтониана РМЗ вызывает значительные изменения в количественных результатах РМЗ в нужную сторону. Тем самым выявлены эффекты, с которыми связаны причины неудачных теоретических описаний РМЗ в традиционных подхода^13,2?'29/

Пока еще трудно сделать вывод о том, каково согласие тео

Т/Г рии с экспериментом. Во-первых, для РМЗ на едре О эксперимент нуждается в уточнении, для экспериментальных данных для РМЗ на

ПГ)

Са нужна лучшая абсолютная нормировка. Во-вторых,"ряд моментов в теории: вклад скоростных членов; вклад квадрупольной ветви нуждается в уточнении. Но выявленные тенденции свидетельствуют о том, что найдена одна из главных причин, которая не позволяла достигнуть до последнего времени разумного описания экспериментальных данных по РМЗ на ядрах. Наряду с перенормировкой аксиально-векторного слабого нуклонного тока важно и корректное описание ядерного электромагнитного тока в гамильтониане РМЗ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I. Настоящая работа посвящена теоретическому анализу радиационного захвата мюонов РМЗ на сложных ядрах. Впервые последовательно в микроскопическом подходе в рамках импульсного приближения рассчитаны основные характеристики РМЗ: фотонные спектры A/ffiJ , относительные спектры R^-fk) , скорости , поляризация и коэффициенты асимметрии вылета фотонов . Такой расчет проведен для ядра Показано, что относительные скорости РМЗ слабо зависят от используемых волновых функций. Во всех вариантах результат совпадает с результатом подхода, основанного на приближении полноты для ядерных волновых функций. Этот результат позволил подключить к исследованиям процесс РМЗ на ядре ^Са, где волновые функции ядра построены на менее реалистической базе чем в "^0. В основу описания РМЗ положена концепция о доминирующей.роли в ядерных переходах уровней, формирующих гигантские резонансы в этих ядрах. а/ Выявлены переходы, формирующие гигантский резонанс в этих ядрах в результате FM3. Установлено, что в РМЗ основной вклад в вероятность процесса дают те же состояния ядра, которые формируют гигантский резонанс.и в ОМЗ. Однако соотношения между интенсивностями переходов на отдельные состояния в этих двух процессах оказываются разными. б/ Рассчитан вклад переходов в связанные состояния для

ТА ядра 0. Он составил около 2Ъ% от полной вероятности РМЗ. Это позволило поставить вопрос о выделении этих переходов на эксперименте, так как они являются более надежными источниками информации о характеристиках слабого взаимодействия. с) Исследована чувствительность спектров фотонов (как полных, так и в связанные состояния) к величине формфактора псевдоскалярного взаимодействия, и приведены сравнения с имеющимися теоретическими и экспериментальными данными. Показано, что импульсное приближение не позволяет описать экспериментальные данные.

2, Осуществлена модификация гамильтонианов ОМЗ и РМЗ, позволившая включить в рассмотрение эффекты влияния ядерной среды на элементарный процесс на нуклоне. Эти эффекты включены в аксиально-векторный ток путем введения поляризационного оператора пиона, что приводит к перенормировке формфакторов слабого мюон-нуклонного взаимодействия. а) Получено выражение для эффективного формфактора псевдоскалярного взаимодействия Ур в среде через пространственную и временную компоненты, связанные с Р~ и волновыми частями поляризационного оператора пиона, в) С новыми эффективными гамильтонианами рассчитаны спектры фотонов и относительные характеристики для ядра ^Са, Показано, что для скоростей ОМЗ эффект подавления незначителен, а для спектров фотонов он достигает 10-15% . Установлено, что подавление индуцированного псевдоскалярного формфактора и характеристик РЗМ в конечных ядрах заметно меньше, чем в бесконечной среде,

Учет перенормировки аксиально-векторного взаимодействия привел к изменению результата в нужную сторону, но согласия с экспериментальными данными не удалось достигнуть. Сделан вывод о том, что учет вклада в аксиально-векторный ток явно недостаточен для воспроизведения наблюдаемых величин,

3) Проанализирована роль ядерного электромагнитного тока в формировании эффективного гамильтониана РЗМ, обсуждена роль уравнения непрерывности этого тока. Рассмотрение снова проведено на примере и ^Са. Показано, что характеристики РМЗ, рассчитанные из выражений, в которых учтено сохранение электромагнитного тока, значительно отличаются от тех, которые получены в импульсном приближении, и лучше согласуются с экспериментом.

Таким образом, впервые выявлены практически все основные эффекты, связанные с влиянием ядерной среды на процесс РМЗ. Численная оценка этих эффектов показала, что они приводят к изменению результатов в нужную сторону уменьшения рассогласования теории с экспериментом, существующего в случае стандартного подхода.

В заключении я пользуюсь случаем выразить свою глубокую признательность своему научному руководителю Рудольфу Амаяковичу Эрамжяну, обсуждения и советы которого для меня неоценимы. Я искренне благодарю С,П. Иванову за помощь и поддержку в работе, М.Гмитро за плодотворное сотрудничество и ценные советы при подготовке материала, A.A. Овчинникову, G.G. Камалова, Е.Х. Ахмедова за плодотворное сотрудничество.

Благодарю дирекцию Лаборатории теоретической физики, профессора В.Г. Соловьева и дирекцию Филиала НИИЯФ МГУ за предоставленную возможность выполнить цикл исследований, который лег в основу диссертации.