Статистическое описание аннигиляции антинуклонов на ядрах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Р Г Б ид

1 3 ФЕЙ 1955

государственный научный центр российской федерации

институт ядерных исследовании ран

На правах рукописи

голубева елена сергеевна

статистическое описание аннигиляции антинуклоноб на ядрах.

01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Москва, 1994 год.

Работа выполнена в Институте ядерных исследований РАН.

. Научный роководитель: доктор физико-математических наук,

A.C. ИЛЫШОВ

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор О.Д. ДАЛЬКАРОВ

доктор физико-математических наук, М.Г. САПОЖНИКОВ

Ведушая организация: Институт теоретической и

экспериментальной физики.

Зажита состоится "х?3 " иисф7$ 199Гг.. в /5 часов на заседании диссертационного совета Д.003.21.01 Государственного научного центра - Институт ядерных исследований РАН (II73I2, Москва, Проспект 60-летия Октября, дом 7а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЯИ РАН. Автореферат разослан " / "^¿I/ßux I99j,~r.

Учёный секретарь

диссертационного совета Б.А.Тулупов

Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, представленного автором

Ф-т 60x84/16 Уч.-издл. 1,0 Заказ № 19166 Тираж 100 экз.

Издательский отдел Института ядерных исследований Российской академии наук 113152, Москва, Загородное шоссе, д.10, корп.9

Актуальность проблемы. Последние годы .ознаменованы бурным всплеском исследований взаимодействия антинуклонов с ядрами. Объективной предпосылкой широкомасштабного экспериментального изучения этой проблемы послужило сооружение в 1383 г. в СЕюг установки Ь2Ай, способной давать интенсивные пучки антипротонов с импульсом до г ГэВ/с. В исследовании антинуклон-ядерного Ша~) взаимодействия можно условно выделить. несколько интересных областей. Большой интерес представляет сама аннигиляция антинуклона и влияние ядерной среды на этот процесс. При увеличении энергии антинуклона он проникает в область насыщенного ядерного вещества и механизм его аннигиляции может существенно зтличаться от аннигиляции в вакууме. Процесс аннигиляции антинуклона в ядре предоставляет уникальные возможности для юиска кварк-глюонной плазмы и является альтернативой ззаимодействию релятивистских тяжелых- ионов в таких «¡следованиях.

Другая область в изучении ЫА-аннигилявди связана с ззаимодействием аннигиляционных частиц с нуклонами, гередачей выделившейся энергии ядерной системе и процессом [евозбуждения остаточного ядра. Специфика антинуклонов, юстоящая в их способности аннигилировать в ядерной среде, ■ткрывает новые возможности в образовании и исследовании зойств высоковозбужденных ядер. Эмиссия большого числа (в реднем около 5) пионов с энергиями вблизи энергии 3,3)-резонанса при аннигиляции медленного антинуклона лагоприятсгвует образованию в последующем мультипион-дерном взаимодействии термализованных ядер-остатков. 'В толь высоко возбужденном ядерном веществе возможно уществование фазового перехода типа жидаость-газ, сигналом эторого может служить множественное рождение ядерных рагментов (мультифрагментация) как результат взрывного зспада горячего ядра-остатка.

Аннигиляция антинуклоноз, при которой з ядро влетает несколько мезонов, является своего рода " 'з зонной фабрикой". Кроме пионов в ш-аинигиляции могут рождаться как долгоживущие, так и короткоживущие мезонкые резонанса (т), р, и, ф, и т.д.). Реакция рА-аннигиляции позволяет изучать взаимодействие мезонных резонансоз в области низких энергий (ю-юо МэВ). Аннигиляции антинуклонов можно рассматривать как альтернативную • возможность изучения адрон-ядерных взаимодействий и поиска адрон-ядерных связанных состояний. В этом случае с ядром взаимодействуют мезонныв резонанса, образовавшиеся в ря-аннигиляции на далеюй периферии ядра. Данный метод имеет определенные достоинства: с одной стороны, малая энергия образовавшихся, ^озонных резонансов способствует большой вероятности их з<\вата ядром, а с другой стороны, нерелятивистский характер движения источника мезонов в разреженной ядерной среде устраняет ряд принципиальных трудностей, встречающихся в исследованиях с частицами высоких энергий.

При теоретическом исследовании . указанных вопросов возникла необходимость корре!.:ного описания процессов, протекающих в ядре в ходе не упругого ЙА-взаимо действия. Данная физическая задача имеет лза тесно связанных аспекта: во-первых, изучение НА-взаимодействпя и диссипации внесенной энергии, и во-вторых, изучение распада образовавшихся ео взаимодействии высоковозбужденк-ядер. В качестве нулевого приближения в теоретическом исследовании нзупругого м-взаимодействия разумно выбрлть модзть, основанную на простейшей физической картине, а именно: на первой, быстрой стадии антинуклон аннигилирует на внутриядерном нуклоне, а образовавшиеся пионы и тяжелые мезоны индуцируют в ядре каскад- последовательных столкновений с нуклонами ядра. На второй, более медленной стадии после установления статистического равновесия в остаточном яД;в происходит его девозбуждение. Такая модель может служить основой для поиска упомянутых выше новых физических эффектов по обнаруженному

расхождению её результатов с экспериментальными данными.

Целью диссертации является развитие на основе статистического подхода методов описания неупругого антинуклон-ядерного взаимодействия при энергии Е^ $ 10 ГэВ, применение этих методов для систематического анализа экспериментальных данных и выявления характеристик, чувствительных к деталям рассматриваемых реакций.

Научная новизна данной работы состоит в том, что впервые в рамках единого статистического подхода дано теоретическое описание широкого круга экспериментальных цанных по неупругому М-взаимодействию. Выявлены характеристики этого взаимодействия, чувствительные к проявлению различных эффектов в процессе аннигиляции, во ззаимодействии аннигиляционных мезонов с ядерной средой, в диссипации выделившейся в аннигиляции энергии, в распаде эбразовавпшхся "горячих" ядер, в ядерной структуре.

Научная и практическая ценность работы состоит в том, но развитые теоретические методы способствуют проведению систематических экспериментальных исследований неупругого м-взаимодействия. Предложенный подход широко использовался 1ри анализе новых экспериментальных данных, полученных на гучках антипротонов в ШЗФ и в сейм на установке ьеай. Он ^пользовался также для предсказания различных характеристик геупругого ка- взаимодействия.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1.Модель внутриядерного каскада обобщена на- случай ¡заимодействия антинуклонов средних энергий с ядрами, ¡первые получено описание всей совокупности имеющихся «спериментальных данных по широкому кругу характеристик 1ннигилящш антшуклонов на ядрах в области низких и средних нергий.

2. На основе разработанного статистического подхода к писанию йа-взаимодействия ' проанализированы основные войства некогерентного мультипион-ядерного взаимодействия, деланы предсказания о существовании неизвестных ранее

каналов этого взаимодействия:

a) реакции многократной перезарядки пионов;

b) мультифрагментного распада "горячих" ядер-остатков.

Эти предсказания впоследствии были подтверждены экспериментально.

3. Исследованы проявления ряда физических эффектов в характеристиках некогерентного мультипжш-ядерного вз аимодействия:

a) продемонстрирована важная роль эффекта траления ядра;

b) показана чувствительность отношения выходов нуклидов Y(А-1,Z)/Y(А—1,Z-1) к существованию нейтронного гало в тяжёлых ядрах;

c) определена роль различных механизмов эмиссии легчайших ядер (d,t,3He,4He) в рА-аннигилядии.

4. В каскадной модели NA-взаимодействия учтено-рождение мезонкых резонансов (т), и, р) и их последующее взаимодействие с ядерной средой. С помощью этой модели оценены эффекты, связанные с рождением мезонных резонансов в аннигиляции остановившихся антипротонов на ядрах и найдены чувствительные к этим эффектам характеристики:

a) средние множественности т|- и u-мезонов и их зависимость от массового числа ядра-мшлени;

b) энергетические спектры т)- и ш-мезонов;

c) выход ядер-остатков с ДА = 1;

d) выход пар высокоэнергичных ( гр > 250 МэВ) нуклонов, разлетающихся под большими (от 150° до 180°) углами в результате реакции двухнуклонного поглощения ту- и ш-мезонов ядром.

Предсказания модели о средней множественности т}- и ш-мезонов и о существовании реакции двухнуклонного поглощения т]-мезона ядрами были подтверждены в эксперименте.

Аппробация работы и публикации. Полученные в

диссертации результаты докладовалиси на научных семинарах ИЯИ РАН, ФИАН, ОИЯИ, КТЭФ, на международной конференции

"Нуклон-антинуклонкые взаимодействия" (NAN'91.Москва, 1991

.), на 2ой медународной конференции "Роздзние частт вблизи эрога" (Уппсала, 1992 г.), на 6о:1 международной конференции Механизмы ядерных реакций" (Барекна, 1993 г'.). [¡следования, по материалам которых была написана иссерташя, были проведены з ИЯИ РАН с 1985 по 1993 год. ззультаты диссертации опубликованы в 12-и работах. Список сновных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из ведения, трех глав, заключения и списка цитируемой итературы. Диссертация изложена на 133 страницах, включая г рисунка, 12 таблиц и список литературы, з который входит 36 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во Введении указаны актуальность теш диссертации, её эль, научная и практическая ценность проделанной работы и писана последовательность изложения материала.

В Главе Г рассматривается статистический подход к шсаншо ыа-взаимодействия. За основу предложенного гатистического подхода берётся модель внутриядерного аскада (МВК), обобщенная на случай взаимодействия зтинуклонов с энергией Е^ <10 ГэВ с ядрами.

Глубоконеупругую ядерную реакцию можно представить в зде двух последовательных стадий: неравновесной, когда роисходит перераспределение энергии между степенями свободы 5ра и испускание частиц в непрерывный спектр и медленной эвновесной стадии распада термализованного ядра - остатка.

В §1 приводится краткий. обзор феноменологических эделей для описания неравновесной стадии глубоконеупругих црон-ядерных взаимодействий. Особое внимание уделяется здели внутриядерных каскадов (МВК), которая представляет збой численный способ решения кинетического уравнения для гогочастичной функции распределения методом Монте-Карло. ЗК позволяет рассчитать эксклюзивные характеристики ядерной 5акции и определить параметры возбужденного остаточного ^ра после окончания неравновесной стадии.

Стандартная МВК основана на численном решешш кинетического уравнения с использованием приближения линеаризации, которое означает, что плотность среды не меняется при прохождении быстрой частицы. Однако это условие не выполняется, когда важную роль начинают играть процессы множественного пионообразования. Для описания таких процессов применяется версия модели внутриядерного каскада, учитывающая эффект локального уменьшения плотности ядра в процессе развития каскада - т.н. эффект "траления ядра" (МВГСГ).

Центральным пунктом модели является описание элементарного NN - взаимодействия. В модели учтены следующие каналы ш-взаимодействия:

аннигиляции рр —> (х>2), . (1)

упругого рассеяния рр —> рр, (2)

перезарядки рр —> пп, (3)

В области Ер > 1 ГэВ открываются каналы ь^аннигиляционного рождения пиона рр —> дат (4)

и неаннигиляционного множественного шонооОразования

рр —> (02), (5)

Аннигиляция является главным каналом К^-взаимодействия. Необходимые для расчета внутриядерного каскада кинематические характеристики всех пионов, рожденных в каждом акте аннигиляции, вычислялись методом Монте-Карло на основе соотношений модифицированной статистической модели.

Другими важными каналами ш-взаимодействия являются упругое рассеяние и перезарядка. Особенностью этих каналов является наличие в угловом распределении очень резкого максимума под малыш углами. Для описания угловых распределений использовались аппроксимации экспериментальных данных.

Для определения кинематических характеристик продуктов реакции (4),(5) использовались аппроксимации экспериментальных данных для реакций NN —> яиц и NN —> длш.

б

В §1 дано также краткое описание оптико-каскадной юдели, в рамках которой проводился анализ аннигиляции ^дленных антипротонов на ядрах. Б этой модели поглощение ¡нтипротона рассматривается как сложный многостадийный гроцесс. Первая стадия процесса - образование и севозбуждение р-атома, описывается с помощью оптического юдхода. Вторая стадия процесса - внутриядерный каскад, [ачальные условия для которого найдены из расчётов по »дтической модели, описывается в с помощью МВК.

В §2 кратко рассмотрены статистические модели,' [спользуемые для описания равновесной стадии ■лубоконеуцругих адрон-ядерных взаимодействий. Механизм эспада термализованного остаточного ядра определяется нергией возбуждения, накопленной ядром. При "низком" юзбуждении (Е* ^2-3 МэВ/нукл) основным механизмом вляется последовательная эмиссия (испарение) частиц из омпаунд-ядра или его деление. Когда энергия возбуждения дра приближается к полной энергии связи (Е* ^ 5 МэВ/нукл.), реобладает взрывной механизм распада. В области ромежуточных энергий возбуждения сосуществуют оба механизма аспада. Для описания девозбуждения остаточных ядер с еболыпой энергией возбуждения используется статистическая одель испарения (разд. 2.1). Развал горячих легких ядер А^16) на несколько кластеров и отдельных нуклонов писывается в рамках фермиевской модели взрывного распада разд. 2.2). Развал-горячих среднетяжелых ядер описывается в эмках статистической модели мультифрагментации (разд. 2.3).

В § з приводится краткое описание модели коалесценции декадных нуклонов и предравновесной эмиссии сложных эстиц. Физическая картина механизма коалесценции (разд. .1) очень проста: быстрые нуклоны в процессе каскада ззависимо вылетают из ядра и затем слипаются в более южные частицы» если их относительный импульс меньше, чем 5 (где Р0 - радиус коалесценции, который определяется из эавнения с экспериментом). Таким образом быстрые протоны и

нейтроны, выбитые в процессе внутриядерного каскада, могут объединяться в достаточно высокоэнергичные сложные частицы.

Обычно остаточное ядро, образовавшееся после зкутриядерного каскада считается термализованным. Однако, в принципе, может оказаться, что образовавшаяся система Ферми-частиц не является равновесной. В процессе установления равновесия такая система может испускать "предравновесные" частицы. Используемая в настоящей работе модель предравновесной эмиссии, кратко описанная в разделе 3.1," применялась для описания выхода нуклонов и легких частиц в реакциях с протонами (Ер ^ юо ЫэВ) и остановившимися зГ-мезонами. В настоящей работе модель предравновесной эмиссии была применена для описания выхода легких ядер в ЁА-взаимодействии, когда начальное число экситонов задается моделью внутриядерного каскада.

В § 4 приводится обзор существующих версий каскадной модели ЙА-взаимодействия. Предложенная в настоящей работе каскадная модель ЙА-взаимодействия обладает следующими отличиями по сравнению с существующими версиями:

1. В результате учета каналов неаннигиляционного шонообразования область применимости модели внутриядерных каскадов расширена от энергии Е^ - 500 МэВ до Е^ = ю ГэВ.

2. Использование более корректных аппроксимаций двухчастичных каналов дает основания надеяться на лучшее описание неулругого щ-рассеяния (например, реакции перезарядки антинуклонов на ядрах).

3. В рамках предложенного статистического подхода можно рассчитывать как эксклюзивные характеристики ЙА-взавмодействия, так и характеристики термализованных остаточных ядер и их последующий распад. Это дает возможность анализировать широкий круг данных по эмиссии пионов, нуклонов и легких ядер, по характеристикам ядер-остатков, по делению ядер аятинуклонами.

В Главе II в рамках теоретического подхода, предложенного в гл. I, рассмотрена аннигиляция антинуклонов

средних энергий (Е^ < 1 ГэВ) в предположении, что аннигиляционные пионы, рождённые на периферии ядра, взаимодействуют с ядром-мишенью независимо друг от друга (т.н. некогерентное мультишюн-ядерное взаимодействие). Проведено систематическое сравнение с расчетом экспериментальных данных в области энергий антинуклона до 1 ГэВ. Показано, что свойства аннигиляции "в покое" и при ^ 180 МэВ оказываются близкими вследствие поверхностного характера поглощения антинуклонов ядром в этом диапазоне энергий.

В § 1 анализируются характеристики NA-аннигиляции на лёгких (12с,20ые) и среднетяжёлых (70са, 95Мо, 131Хе, 238и) ядрах, связанные с эмиссией протонов и пионов. Исследуется влияние эффекта "траления" на эти характеристики. В разделе. 1.1 проанализированы средние множественности испущенных в NA-аннигиляции пионов и протонов для лёгкого и среднетяжблого ядер в зависимости от энергии антинуклона. Средние множественности являются достаточно грубой характеристикой. Поэтому разделе 1.2 анализируются распределения по числу испущенных в ЫА-взаимодействии заряженных частиц .разного типа, а в разделе 1.3 -энергетические и угловые распределения протонов и пионов. Из сравнения с экспериментальными характеристиками неупругого NA-взаимодействия следует, что модель внутриядерных каскадов в целом правильно отражает основные закономерности неупругого взаимодействия антинуклонов средних энергий с ядрами. Вместе с тем, в ряде случаев в рамках МВК не удается добиться удовлетворительного количественного описания экспериментальных данных и следует привлекать версию, учитывающую эффект "траления" ядра (см.рис.1).

Особый интерес представляет корреляция между числами испущенных протонов и пионов, которая отражает связь между нуклонной и тонной компонентами внутриядерного каскада. Она чувствительна к деталям поглощения пионов в ядерной среде и является эффективным средством для изучения диссипации энергии в неупругом МА-взаимо действии. В разделе 1.4

анализируются те немногочисленные корреляции, которые были изучены экспериментально для антинуклонов низких и средних энергий. При взаимодействии антинуклонов небольшое энергий Е^ < 1 ГэВ расчеты по обеим версиям каскадной модели удовлетворительно согласуются с экспериментальными корреляциями ^-(п^) и п (пс11).

В § 2 в рамках статистического подхода, описанного в гл. I, проанализированы экспериментальные данные по выходу легчайших ядер с1Д,3Не,4Не в аннигиляции остановившихся антипротонов. Были определены вклады разных механизмов образования легчайших ядер: для эмиссии с1,1;,3Не,4Не из легких ядер - коалесценция и взрывной распад; для эмиссии й из среднетяжелых и тяжелых ядер - коалесценция; для эмиссии 1;,3Не из этих ядер - коалесценция и предравновесная эмиссия; для эмиссии 4Не из этих ядер - предравновесная эмиссия и испарение. В целом рассмотренная статистическая модель, включающая в себя механизмы внутриядерного каскада, коалесценции, предравновесной эмиссии и испарения или взрывного распада неплохо описывает имеющиеся экспериментальные данные по выходу сложных заряженных частиц (с!, 1;, 3Не, 4Не) в аннигиляции остановившихся антипротонов на различных ядрах.

В § з анализируются выходы остаточных ядер, образующихся в ЙА-аннигиляции. Характеристики остаточных ядер содержат основные сведения о взаимодействии образовавшейся в ш-аннигиляции многопионной системы с ядром. В некогерентном мультшшон-ядерном взаимодействии (МПЯВ) с высокой эффективностью образуются равномерно "нагретые" высоковозбужденные ядра. В последующем распаде "горячее" ядро-остаток теряет дополнительно значительное число нуклонов: тем больше, чем выше его энергия возбуждения Е . В результате в ЙА-взаимодействии образуется широкий спектр нуклидов. Нуклиды, лежащие в области, близкой к исходному ядру-мишени (малые значения ДА, Ш, являются продуктами слабо разветвленного внутриядерного каскада, в

ю

котором все аннигиляционные шюны вылетают из ядра либо не испытав столкновений с внутриядерными нуклонами, либо выбив нуклон в процессах квазисвободного рассеяния или перезарядки пиона на этом нуклоне.

Во-первых, расчеты показали, что с заметной вероятностью в рА-аннигиляции могут образоваться нуклиды, заряд которых на 1 - г единицы превышает величину заряда ядра-мишени Это продукты многократной (в основном одно-и двухкратной) некогерентной перезарядки пионов, участвующих в МПЯВ. Предсказания модели о существовании многократной некогерентной перезарядки пионов были подтверждены экспериментально (см.табл.I).

Таблица I. Выход нуклидов с г > в аннигиляции остановившихся антипротонов.

Выход на 103 р

эксперимент мвкт мвк

р+137Ва=>131Ъа 4.3 1 .2 1.4

5+164Но*1б1Ег 1 .3 1.6 ■ 2.4

Во-вторых, эксперимент указывает на большой выход продуктов с да.=1. Эти изотопы образуются, когда все аннигиляционные пионы вылетают из ядра-мишени, а компаунд-ядро получает малую энергию возбуждения Е*< в , где вп - энергия -связи нейтрона. Такие события соответствуют аннигиляции р на слабосвязанном внутриядерном нуклоне на далекой периферии ядра. Поэтому выход ядер с да=1 чувствителен к распределению нейтронов и протонов в поверхностном слое ядра. Существование нейтронного гало в ядре предполагает различие нейтронной р_(г) и протонной

Рр(г) плотностей, так что на далекой периферии ядра присутствует в основном разреженная нейтронная материя. В результате этого антипротон чаще аннигилирует на внутриядерном нейтроне, чем на протоне, и это обстоятельство может повлиять на выход нуклидов у(N-1,г) и У(м,г-1). Для исследования эффектов нейтронного гало в оптико-каскадную модель были введены рассчитанные методом Хартри-Фока плотности нейтронов рп(г) и протонов рр(г), а также зависящие от радиуса плотности вероятности поглощения антипротона ИУп(г) и №р(г). Это позволило описать экспериментальные данные, которые противоречили расчётам по стандартной оптико-каскадной модели (см. табл.II).

■ Таблица II. Выход нуклидов с (л-1,г) и (N,2-1) в аннигиляции остановившихся антипротонов на ядрах "'ть.

Выход на ю3 р

эксперимент МВК без гало МВК с гало

232ТЬ(р,п) 100. ± 27 25.6 120.0

232ас(р,р) 12.95 ± 1 .6 12.6 15.4

И(р,п) М(р,р 7.8 ± 2.2 2.0 7.8

Вторую обширную область выхода нуклидов формируют продукты глубокого расщепления ядра-мишени, образовавшиеся в МПЯВ. Чем выше кратность МПЯВ, т.е. чем большее число провзаимодействовавпшх с ядром аннигиляционных пионов, тем сильнее расщепление ядра-мишени. В результате в рА-аннигиляции образуется широкий спектр нуклидов, удаленных от исходного ядра-мишени. Рис. 2 иллюстрирует форму инклюзивного спектра масс У (А) во всем диапазоне измерения

12 X

массового числа а. Сглаженная расчетная кривая отражает глобальные тенденции в поведении массового выхода Y(A). Нуклиды в области 40<а<60, образовавшиеся в реи-аннигиляции являются в основном продуктами испарительного распада "теплых" компаунд-ядер. Продукты мультифрагментного развала "горячих" компаунд-ядер попадают в область ю<а<зо. Это предсказание модели о заполнении области ю<а<зо в кривой массового выхода У(А) было недавно подтверждено экспериментально в аннигиляции остановившихся антипротонов на ядре б4Си. Расчёты показывают, что в аннигиляции остановившихся антипротонов на ядрах проявляется в основном развал умеренно "горячих" компаунд-ядер на небольшое число фрагментов. Вклад таких событий развала невелик. Учет эффекта траления, подавляя выход горячих компаунд-ядер, уменьшает вклад мультифрагментации.

В Главе III сформулированна каскадная модель аннигиляции остановившихся антипротонов, учитывающая образование мезонных резонансов (р, т), и) и их взаимодействие с ядром. ' С помощью реакции ядерного поглощения медленных антипротонов можно изучать взаимодействие достаточно долгоживущих мезонных резонансов (в первую очередь т) - и ы-мезонов) с нуклонами и ядрами в диапазоне энергий от 10 до 1оо МэВ.

В § 1 описана монте-карловская процедура, позволяющая проводить расчет эксклюзивных характеристик ш-аннигиляции. За основу взята статистическая модель с su(3) симметрией, в которой допускается рождение от двух до пяти промежуточных частиц(х-,т]-,ш-,р-,к-,к -мезонов) в каждом акте аннигиляции.

Большинство рожденных в ш-аннигиляции мезонных резонансов имеют столь большие распадные ширины, что они распадаются в ядре, прежде, чем успеют провзаимодействовать с внутриядерными нуклонами. Но и- и, особенно т)-мезон имеют много больше времена жизни. Распадная длина пробега ш-мезона превышает межнуклонное расстояние в ядре, а тт-мезона - даже размер ядра. Поэтому модель рА-

взаимодействия должна учитывать не только образование этих мезонов в элементарном акте, но и их последующее взаимодействие с нуклонами ядра во внутриядерном каскаде. Для этого необходимо знать сечения r)N- и ш-взаимодействий. В § 2 приводятся оценки сечений взаимодействия т)- и со-мезонов с нуклонами. в настоящей работе учитывались следующие каналы взаимодействия т)- и и-мезонов: —> tjn, tjn —> 5tn, tpí —> зип, 7) + (Ш) —> Ш, Г) + (Ш) —> ЯШ,

ш —> tjn, con —> 3cn, con —> xxn, и + (Ш) —> KN, U + (Ш) —> 50Ш. Наряду с процессом взаимодействия т)-мезона с внутриядерным нуклоном, в ядре возможен и процесс двухнуклонного поглощения ip-(nn)—>n+n и ш+(Ш)—>n+N. в настоящей работе расчет двухнуклонного поглощения 17- и аьмезонов в ядре выполнен на основе квазидейтонной модели.

Следует подчеркнуть, что используемые оценки представляют собой лишь нулевое приближение для величины сечений tjn"- и ш-взаимодействий. Неопределенность величины как теоретических, так и экспериментальных сечений составляет примерно фактор 2. Природа взаимодействия 17- и (¿-мезонов с нуклонами известна плохо, не все каналы можно надежно количественно оценить. . В такой ситуации представляется более разумным решать обратную задачу: найти характеристики рА-аннигиляции, чувствительные к сечениям rpí-и ш-взаимодействия, и из сравнения с экспериментальными данными извлечь информацию об этих сечениях.

В §. з приводится описание МВК, учитывающей эффекты образования мезонных резонансов. Одной из главных модификаций модели является включение эксклюзивной монте-карловской процедуры расчета образования мезонных резонансов в ж-аннигиляции.

Аннигшгяционные р-мезоны распадаются до взаимодействия с внутриядерным нуклоном. Аннигиляционные u-мезоны могут как провзаимодействовать с нуклоном, так и распасться внутри

здра. Время жизни т]-мезона столь велико, что он рассматривается внутри ядра как стабильная частица. .

В § 4 анализируется влияние на характеристики эА-аннигиляции эффектов, связанных с рождением мезонных эезонансов. Приводятся рассчитанные характеристики рА-аннигиляции, в которых эти эффекты проявляются наиболее заметно: средние множественности т)- и ш- мезонов и их зависимость от -массового числа ядра-мишени и сечения и ом-взаимодействия; энергетические спектры 1} - и ш - мезонов; зыход ядер-остатков с ¿А =1; выход пар высокоэнергичных íyклoнoв, разлетающихся под большими углами в результате зеакции двухнуклонного поглощения т]- и оьмезонов. 1редсказания модели о существовании канала двухнуклонного юглощения 17-мезона в ядре были подтверждены жспериментально. Измеренные недавно средние множественности )- и ю-мезонов в рХе-аннигиляции хорошо согласуется с нашими гредсказ ашями (см. рис. 3).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

. Е.С.Голубева, А.С.Илышов, Г.К.Матушко, Н.М.Соболевский, [еупругие взаимодействия антинуклонов средних энергий с [драми. Препринт МИ АН СССР, П-0444.М.,(1985) 27с. . Ye.S.Golubeva, A.S.Iljinov, A.S.Botvina, N.M.Sobolevsky. nelastic interactions of intermediate-energy antiprotons 1th nuclei. Nucl.Phys. A483 (1988) 539-564.

E.S.Golubeva, A.S.IlJinov, B.V.Krippa, I.A.Pshenichnov. Iffects of mesonic resonance production in annihilation of topped antiprotons on nuclei. Nucl.Phys. A537 (1992) 93-417.

. A.S.Botvina, E.S.Golubeva, A.S.Iljinov, I.A.Pshenichnov. ntranuclear cascade mechanism in antinucleon - nucleus nteraction. Preprint INR - 742/91.December 1991,43c; руды международной конференции по нуклон-антинуклонным заимодействиям "NAN 91" ЯФ55 ВЫП.5 (1992) 1323-1348.

6. V.D.Andreev.P.S.Baranov,Ye.S.Golubeva, A.S.Iljinov et al. Multiplicities and correlations of secondary charged particles in the interactions of antineutrons and antideuterons with tantalum nuclei of 6.1 GeV/c per nucléon. Nuov.Cim.103A(1990)1163-1176.

7. V.Matveev.A.G.Bolgolenko,...E.Golubeva.A.S.Iljinov et al. Pion and proton multiplicity correlations in pXe annihilation at low energy. Труды международной конференции по нуклон-антинуклонным взаимодействиям "nam 91" ЯФ55 вып.5 (1992) 1268-1274.

8. J. Jastrzebski,... ,Ye. S.Golubeva .A.S.Iljinov et al. Interaction of stopped antiprotons 'with copper. Phys. Rev. C47 (1993) 216-224.

9. E.F.Moser.T.von Egidy, ...Ye.Golubeva.A.S.Iljinov et al. Residual nuclei after antiproton annihilation in Mo and Ho. Z.Phys.A-Atomiс Nuclei 333 (1989) 89-105.

10. E.F.Moser.T.von Egidy,...Ye.Golubeva.A.S.Iljinov et al. Yield of residual nuclei after antiproton annihilation in Ba. Z.Phys.A-Atoraic Nuclei 335 (1990) 451-457.

11. T.von Egidy.A.S.Botvina, E.S.Golubeva,A.S.Iljinov et al. Production of light particles after antiproton-Nucleus annihilation and their interpretation with statistical model. Nucl.Phys. A554 (1993) 223-245.

Рис.1. Вероятность (в процентах) образования данного числа заряженных частиц п ^ в неупругом взаимодействии антинуклонов средних энергий со среднетяжелыми ядрами фотоэмульсии (Ет). Точки - эксперимент. Гистограммы: сплошная. - расчёт по МВК; пунктирная - расчёт по МВКТ.

Mass number

Рис.2. Массовый выход остаточных ядер (на 1 антипротон), образовавшихся после аннигиляции остановившихся антипротонов на ядре 64Си. Точки - эксперимент. Кривая - расчет по МВК (мультифрагментный распад термализованных ядер-остатков).

125

.105 ¡: к

.085 ^

!_ г

.065 р

I

I

.045 г

С Л'с г; Мч Л'е лгл

.025 Ь

г/з

-.0.3

с лге 34 .уо д'с ли

" 5 1

0.2

¡0.1 г

I р

J

1 £

3 у/3 ^

Рис.з. Средние множественности т)- и о- мезонов в зависимости от массы ядра-шшеЕп. Сплошная линия: расчет с теоретически,ж опенка:." сечений. Пукктетная линия: расчет с сечениями, увеличенными здззе. Штрга-пунктирнгя ды;: расчет с сеченият-к, уменьшенными здзог. Звездочками отмечен з^'-од гг и и-мезоков з Бк-анзсплкшп!. Точки - эксперимент.