Тензорная анализирующая способность Ayy в реакциях A(d, p)x и A(d, d)x при 9 ГэВ/с и структура дейтрона на малых расстояниях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

объедтд^шыи институт ядерных исследовании 1 " Д£К 1998 1-98-306

На правах рукописи удк 539.12.1

ЛАДЫГИН I/уу1 С Владимир Петрович \ /г п

ТЕНЗОРНАЯ АНАЛИЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Ауу В РЕАКЦИЯХ А (</, р) X И А (<1, й) X ПРИ 9 ГэВ/с И СТРУКТУРА ДЕЙТРОНА НА МАЛЫХ РАССТОЯНИЯХ

Специальность: 01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Дубна 1998

Работа выполнена в Лаборатории высоких эпергий Объединенного института ядерных исследований

Научные руководители:

кандидат "физико-математических наук, Анатолий Григорьевич

старший научный сотрудник ЛИТВИНЕНКО

доктор физико-математических наук, Александр Иванович

старший научный сотрудник МАЛАХОВ

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических паук, Владимир Иванович

профессор КОМАРОВ

кандидат физико-математических наук, Олег Октябрьевич

старший научный сотрудник ПАТА РА КИП

Ведущее научно-исследовательское учреждение: Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ, г.Москва

Защита диссертации состоится " " ^¿ЛССХ^1998 года в " " часов на заседании диссертационного совета Д-047.01.02 в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований, г.Дубна, Московской области.

С диссертацией можно ознакомиться в библнтеке ЛВЭ О ИЛИ.

Автореферат разослан "30_" 1998 года

Ученый секретарь . .

Диссертационного совета Гр М.Ф.Лихачев

доктор физ.-мат. наук, профессор

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Исследования ядерных реакций с участием релятивистских дейтронов являются важным источником получения информации о структуре дейтрона на малых расстояниях между нуклонами. Среди ядер дейтрон занимает особое место, так как в нерелятивистской физике он описывается как простейшая слабо связанная система двух нуклонов. Однако, в го время, как статические свойства дейтрона типа энергии связи, среднеквадратичного радиуса, магнитного и квадрупольного моментов хорошо известны, его структура на малых расстояниях изучена гораздо хуже. Так как спин дейтрона равен 1, это дает широкие возможности в проведении многочисленных поляризационных экспериментов, и следовательно, в получении принципиально новой информации о поведении независимых наблюдаемых, некоторые из которых чувствительны к деталям структуры дейтрона на малых расстояниях.

Исследование волновой функции дейтрона (ВФД) на малых межну-клонных расстояниях возможно в процессах с большими передачами импульсов к одиночному нуклону и может проводиться с использованием как электромагнитных, так и адронных пробников. Традиционно для этой цели используются реакции фрагментации дейтрона с вылетом протона под нулевым углом и дейтрон-протонного рассеяния на 180° в системе центра масс. Это обусловлено тем обстоятельством, наблюдаемые реакций фрагментации в рамках импульсного приближения (ИП) и йр- упругого рассеяния назад в рамках однонуклонного обмена (ОНО) достаточно просто выражаются через 5— и компоненты волновой функции дейтрона.

Исследование реакций фрагментации дейтрона и с1р- упругого рассеяния назад интенсивно проводилось в Дубне, Беркли, Гатчине и Сакле. В то время как сечения этих процессов достаточно хорошо описываются в рамках моделей, использующих стандартные волновые функции, вплоть до максимально измеренных внутренних импульсов , поляризационные данные находятся в сильном противоречии с предсказаниями этих моделей, уже при сравнительно небольших импульсах нуклона в дейтроне. Это, по-видимому, следствие того, что поляризационные данные более чувствительны как к деталям структуры дейтрона на малых расстояниях между конституэнтами, так и к механизму реакции.

Наиболее интересным свойством поляризационных данных, полученных в Дубне, является то, что тензорные анализирующие способности Т20 реакций <1А —+ р(0°)Х и (1р —» р<1 показывают при больших внутренних

импульсах нуклона отрицательное значение ~ -0.3-=- —0.5, что находится в сильном противоречии со всеми расчетами, использующими волновые функции дейтрона, соответствующие известным реалистичным нуклон-нуклонным потенциалам.

Эксперимент по изучению тензорной анализирующей спосбности Ауу в инклюзивной реакции фрагментации дейтрона с испусканием протона с большими поперечными импульсами на синхрофазотроне ЛВЭ ОИЯИ был направлен на получение информации о спиновой структуре дейтрона на малых расстояниях. Данные измерения проводились в условиях, когда детектируемый протон испускается под углом 85 мрад в лабораторной системе ноодинат, что соответствует области углов вблизи 90° в системе покоя дейтрона. В таком случае в этой системе импульс протона в основном поперечен по отношению к импульсу падающего дейтрона. При этом на эксперименте можно достичь более высоких внутренних импульсов нуклонов в дейтроне, чем в случае детектирования протона под нулевым углом.

Целью работы является исследование тензорных анализирующих способностей Ауу реакций фрагментации дейтрона в протоны, А((1,р)Х, и неупругого рассеяния дейтрона, А(с1, й)Х, на ядрах с вылетом вторичных частиц с большими поперечными импульсами и изучение спиновой структуры дейтрона на малых расстояниях.

Научная новизна работы.

— Впервые получены данные о дифференциальном инвариантном сечении, тензорной и векторной анализирующих способностях Ауу и Ау реакций фрагментации дейтрона в протоны на углероде и неупругого рассеяния дейтрона на углероде при начальном импульсе дейтрона 9 ГэВ/с и угле регистрации вторичных частиц 85 мрад.

— Проведен теоретический анализ реакции дейтрон-прогонного упругого рассеяния на 180° в системе центра масс в терминах 4-х независимых комплексных амплитуд. Получены предсказания для ряда поляризационных наблюдаемых реакций фрагментации дейтрона, с1р —> />(0°) -Ь р(180°) + га, в рамках ИП и дейтрон-протонного рассеяния назад, <1р —> рс1, в рамках ОНО.

— Проведен анализ реакции <1(1 —> '''Ней, под нулевым углом в рамках ОНО. Показано, что часть поляризационных наблюдаемых данной

реакции чувствительна к спиновой структуре "Не на малых расстояниях.

— Предложен эксперимент по изучению реакций (1р —+ 3Нетг° и (1р —> 3Яе7г° вблизи порога и в коллинеарной кинематике. Показано, что измерение спиновых корреляций может обеспечить информацию, необходимую для определения фундаментальных констант пионной физики, до и д\, для понимания динамической роли её - компоненты в волновой функции г}- мезона, о возможности существования квазисвязанного '¡¡''Не- состояния.

Научно-практическая значимость работы. Результаты о дифференциальном инвариантном сечении, тензорной и векторной анализирующих- способностях Ауу и Ау реакции фрагментации дейтрона при больших поперечных импульсах протонов существенно дополняют имеющиеся экспериментальные данные и дают фактический материал для развития теоретических моделей описания дейтрона на малых расстояниях.

Данные о дифференциальном инвариантном сечении, тензорной и векторной анализирующих способностях Аш и Ау реакции неупругого рассеяния дейтрона на углероде, полученные в тех же кинематических условиях, что и для реакции фрагментации дейтрона в протоны, дают новую важную информацию о механизмах возбуждения барионных резо-нансов в области масс ~ 2.2 ГэВ/с2.

Проведенный теоретический анализ реакций (1'р —> рс1, Лр —>■ />(0°) + ^(180°) + п, ёс1 —» ъНеп, (2р —♦ гНеж" я <1р —► ъНег}° позволяет существенно расширить число поляризационных экспериментов на ускорительном комплексе ЛВЭ ОИЯИ.

Апробация работы и публикации. Результаты, лежащие в основе диссертации, были доложены на международных рабочих совещаниях коллаборации " СФЕРА" (Варна, Болгария, 1994, и Дубна, 1997), на международных симпозиумах "Дейгрон-95" (Дубна, 1995) и "Дейтрон-97" (Дубна, 1997), на международном рабочем совещании "8РШ-97" (Дубна, 1997), на XIII и XIV международных симпозиумах по проблемам физики высоких энергий (Дубна, 1996 и 1998), на Х\1-ой Европейской конференции по проблемам малочастичных систем (Аутранс, Франция, 1998), на ХШ-ом международном симпозиуме по спиновой физике высоких энергий (Протвино, 1998).

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1]-[12].

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 120 страницах, состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 34 рисунка, 3 таблицы и список цитируемой литерату£>ы из 147 наименований.

Автор защищает

1. Результаты измерения дифференциального инвариантного сечения, тензорной и векторной анализирующих способностей Ауу и Ау реакции фрагментации дейтрона на углероде при больших поперечных импульсах протонов (до 600 МэВ/с).

2. Результаты измерения дифференциального инвариантного сечения, тензорной и векторной анализирующих способностей Ауу и Ау реакции неупругого рассеяния дейтрона на углероде при начальном импульсе дейтрона 9 ГэВ/с и угле 85 мрад.

3. Результаты анализа поляризационных явлений для реакций ¿р —> рс1, Ар р(0°) + р(180°) + п, ей -> 3Неп, йр 3Яетг° и ф -> 3Яег/°.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулирована цель работы, приведено краткое содержание диссертации по главам.

В первой главе дано краткое описание элементов установки "СФЕРА" и постановки эксперимента по измерению полязационных наблюдаемых реакций взаимодействия релятивистских дейтронов с ядрами.

В первом разделе главы описывается общая схема эксперимента на установке "СФЕРА", показанной на рис.1. Выведенный из ускорителя пучок дейтронов с импульсом 9 ГэВ/с направлялся на углеродную мишень, находившуюся в фокусе Г5 канала УР1. Типичная интенсивность составляла от 109 до 2-109 дейтронов за цикл. Данные были получены при 6 настройках магнитных элементов установки для импульса вторичных частиц 4.57, 5.40, 5.88 6.11, 6.63 и 7.04 ГэВ/с. Вторичные частицы, испущенные под углом ~ 85 мрад из мишени, при помощи 3 отклоняющих магнитов (магнит Мо был выключен) и 3 дублетов линз транспортировались в фокус Г6, где располагалась детектирующая аппаратура. Аксептанс

установки был вычислен моделировании! методом Монте-Карло. Угловой аксептанс установки составлял Дв к ±8 мрад, в то время как импульсный аксептанс в зависимости от импульса менялся между Др/р ~ ±0.02 и ±0.03.

Во втором раздело первой главы описывается способ измерения и контроля поляризации пучка дейтронов.

Поляризация дейтронов определялась с помощью поляриметра "АЛЬФА"', основанном на измерении асимметрии в упругом рассеянии дейтронов на водороде на угол 7.5° при начальном импульсе дейтрона 3 ГэВ/с. Тензорная и векторная поляризации пучка были соответственно: = 0.02-1 ± 0.029(^Ы) ± 0.0'25(яу,ч) 0.162 ±0.017(.ч/я/) ±0.003(^)

/С = -0.722 ± 0.022(.ч/о/) ± 0.029(.ч;/.<) ;>: = 0.201) ± 0.01:5(."'пО ± 0.001(.^)

Стабильность векторной составляющей поля])нзации дейтронов контролировалась в течение набора данных оп-1ше поля1)иметром. основанным на измерении асимметрии в квази-упругоы рр- ¡рассеянии, находившемся в фокусе Г 4 магнитного канала \'Р1. С1)едние значения асимметрий, получешшх во время контрольных измерений и набора данных, находятся в хорошем согласии, что свидетельствует о стабильности векторной составляющей поляризации пучка.

Тензорная поляризация пучка измерялась несколько раз в процессе набора данных из реакции Л((1,р)Х при нулевом угле вылета и импульсе протона ~ С ГэВ/с, где тензорная анализирующая способность Гд) хорошо известна. Результаты этих измерений дали значение Т-т = —0.87 ± 0.02. что находится в хорошем согласии с существующими данными.

В третьем разделе кратко описывается триггер первого уровня и вре-мяпролетная система для идентификации частиц, обсуждаются вопросы использования аэрогельного черепковского счетчика.

В качестве триггера первого уровня использовались совпадения сигналов со сцинтилляционных счетчиков и Л;.!. Сформированный сигнал триггера использовался в дальнейшей логике и в качестве строба для заряд-цифра преобразователей и входных регистров.

Идентификации частиц проводилась по их времени пролета. Для чтой цели в ходе эксперимента использовалась информация со сцинтилляционных счетчиков — Fr-,й2, -^йОл — Дб., и сцинтилляционного годоскопа НТ. состоящего из 8 индивидуальных счетчиков. Детекторы находились на расстоянии 28 метров от фокуса FG. Разрешение времянролетной системы составляло 0.2 нсек.

Для частичного подавления фоновых дейтронов при максимальном импульсе детектирования вторичных частиц в триггере дополнительно

использовался сигнал с аэрогельного черенковского счетчика С[ с радиатором, имеющим показатель преломления 1.033. Порог формирователя сигнала с черенковского счетчика был выбран таким образом, чтобы регистрировать протоны без потерь статистики. Коэффициент отбора триггера в этом случае составлял порядка ~ 2.

Рис.1. Схема установки "СФЕРА" с магнитным каналом \'~Р\. М,-и Ь{ - магниты и линзы. 1С - ионизационная камера; Т - мишень;

-^62, ^63 - триггерные сцингилляционные счетчики; С) и С2 - пороговые черенковские счетчики; 77'5б1_4 - сцинтилляционные счетчики и НТ - сцинтилляционный годоскоп для время-пролетных измерений; НОХУ и НОиУ - годоскопы профиля пучка.

Вторая глава посвящена описанию процедуры обработки экспериментальных данных и получения дифференциального сечения, тензорной и векторной анализирующих способностей Ауу и Ау.

В первом разделе описывается алгоритм отбора полезных событий. Для идентификации частиц использовалась времяпролетная информация. В данном эксперименте использовалось 3 независимых времени пролета

частиц: F^, - Fni (TOFF), F,Зз_4 - F6l (TOFA) и F,m - F6l (TOFO).

Время пролета частиц TOFO со сцинтилляционного годоскопа НТ формировалось только в том случае, если срабатывала только одна палочка

F56, F56.

F А 62 г 61

50т

годоскопа. События рассматривались как полезные только в том случае, когда они имели, по-крайней мере, 2 скоррелированных времени пролета. В этом случае, фон от случайных срабатываний времяпролетных счетчиков практически полностью исключался. Корреляция 2-х времен пролета частиц для настройки магнитных элементов установки на импульс 7.04 ГэВ/с продемонстрирована на рис.2. Выход дейтронов частично подавлен использованием черенковского счетчика на уровне триггере.

Рис.2. Корреляция между 2-мя независимыми временами пролета частиц при настройке магнитных элементов канала на ~ 7 ГэВ/с. Дейтроны частично подавлены использованием черенковского счетчика в триггере.

Во втором разделе главы описывается процедура получения инвариантного дифференциального сечения и анализирующих способностей.

Инвариантные дифференциальные сечения реакций 12С(с1,р)Х и пС{<1,в)Х при начальном импульсе дейтрона 9 ГэВ/с и с испусканием вторичных частиц под углом 85 мрад в лабораторной системе были получены относительным способом, используя опубликованные данные для реакции пС{й,р)Х для угла вылета прогона 0°. Сечение определялось следующим образом:

Е сРа Ё_ тг°

р2с1Р(Ш ~~ саГр2 ' АрАП'

где п° - число отобранных протонов (или дейтронов) при нулевом знаке поляризации пучка, нормированное на соответствующее значение монитора (показания ионизационной камеры 1С). Ар и ЛП соответственно импульсный и угловой аксептансы установки, полученные в результате моделирования, р и Е = \/т1 + р2 - средний импульс и соответствующая ему энергия вторичной частицы с массой т. Сса\ - калибровочная константа, определенная из данных по фрагментации дейтрона в протоны на углероде под нулевым углом и измерений, дополнительно проведенных в данном эксперименте с детектированием протона с импульсом ~ 6 ГэВ/с под углом 0°. Систематическая ошибка в определении константы Сса1, которая складывается из ошибки калибровочных измерений и статистической ошибки сечения фрагментации при импульсе протона ~ 6 ГэВ/с, составляет ~ 15%.

Анализирующие способности Ауу и Ау были получены из следующих выражений:

Ауу — 2

Ау~ 3

Рг Ы _ Л Р? ( — - 1

P7Ptz-PtP7z\n^> ) P7Ptz-PtP7z

К-1)- .Р" .

P7Ptz-PtP7z\nй ) P7Ptz-PiP.

где п+, п~ и п° число отобранных протонов для различных знаков поляризации первичного пучка дейтронов, нормированных на соответствующую интенсивность пучка дейтронов.

В третьем разделе исследуются методические вопросы, связанные с конечной толщиной мишени и влиянием реального аксептанса установки "СФЕРА" на измеряемую величину тензорной анализирующей способности Ауу.

Показано, что максимум эффекта макроскопического двойного перерассеяния наблюдается при половинном импульсе дейтрона. Величина эффекта в этой области может достигать порядка 10 — 15% от сечения фрагментации. Однако, с ростом импульса регистрируемого протона эффект перерассеяния сильно надает и составляет менее процента, начиная с импульса протона 5.3 ГэВ/с.

Исследовано влияние конечного аксептанса установки "СФЕРА" на поведение тензорной анализирующей способности Ауу. Показано, что эффект конечного аксептанса может быть достаточно существенным, но не меняет принципиально поведение Ауу в условиях проведенного эксперимента.

р. С-еЧ'/с

Рис.З. Дифференциальное сечение реакции фрагментации дейтронов с начальным импульсом 9 ГэВ/с на угле]) оде в прогоны, испускаемых под углом 85 мрад, 12С((1,р)Х. Сплошной, штриховой, пунктирной и штрихпунктирной линиями показаны результаты расчетов в модели жестких соударений с использованием парижской, рейдовской, боннской и московской ВФД, соответственно.

р. СеУ/с

Рис.4. Тензорная анализирующая способность Л,,,, реакции У2С(<1,р)Х при начальном импульсе дейтрона 9 ГЧВ/с и угле испускания протонов 85 мрад. Линии соответствуют результатам расчетов в модели жестких соударений. Соответствие типа линии используемой ВФД то же, что и на рис.3.

ш I 1 1 ;# 1 ' 1

4

0 0 0 2 04 С й 08 0

СеУ/с

Рис.5. Сравнение данных об Ауу, полученных в этом эксперименте (заштрихованные треугольники), с данными, полученными под нулевым углом на углеродной мишени (светлые символы) в зависимости от импульса протона в системе покоя дейтрона д. Штриховая и пунктирная линии представляют результаты расчетов с использованием парижской ВФД для угла испускания протона 0 и 85 мрад, соответственно.

М„ СеУ/с1

Рис.6. Тензорная и векторная анализирующие способности Ауу и Ау реакции Х2С{(1, <1)Х в зависимости ог массы недетектируемой системы Мх.

В третьей главе обсуждаются полученные экспериментальные результаты для реакций 11С(й,р)Х и пС(Л,с1)Х.

Первый раздел главы посвящен анализу данных о дифференциальном инвариантном сечении реакции фрагментации дейтронов с импульсом 9 ГэВ/с на углероде в протоны, испущенных под углом 85 мрад.

Сравнение полученных результатов с предсказаниями в рамках модели жестких соударений с использованием стандартных ВФД представлены на рис.3. Данные по сечению при угле испускания протона 85 мрад демонстрируют те же свойства, что и данные, полученные ранее при больших углах, и также могут быть теоретически описаны с использованием стандартных ВФД, т.е. рассматривая дейтрон как связанное состояние протона и нейтрона, без привлечения дополнительных (нену-клонных) степеней свободы.

Во втором разделе главы данные о тензорной анализирующей способности Ауу реакции 12С{<1, р)Х при больших поперечных импульсах протонов сравниваются с существующими данными, полученными под нулевым углом, и с предсказаниями различных моделей описания дейтрона. На рис.4 Ауу данные сравниваются с предсказаниями модели жестких соударений с использованием различных ВФД. Тензорная анализирующая способность Ауу положительна при больших импульсах протона и составляет приблизительно 0.1 -г 0.15 по абсолютной величине. Результаты вычислений показывают сильную чувствительность к выбору ВФД, однако, расчеты не согласуются с данными по Ауу, особенно при больших импульсах протонов.

На рис.5 данные по Ауу, полученные в этом эксперименте, представлены вместе с данными по тензорной анализирующей способности Т20, полученными с нулевым поперечным импульсом протона (под нулевым углом Т20 = — \^2АУУ) на углеродной мишени в зависимости от импульса протона в системе покоя дейтрона q. Величина Ауу для всех наборов данных положительна при больших q. Аналогичное поведение Ауу наблюдается и для реакции дейтрон- протонного упругого рассеяния на 180° в системе покоя дейтрона при больших внутренних импульсах. Схожесть поведения Ауу в данных процессах может указывать на то, что результаты этих экспериментов в сильной мере характеризуют внутренние свойства дейтрона на малых расстояниях.

В третьем разделе главы обсуждаются результаты о векторной анализирующей способности Ау реакции фрагментации дейтрона. Величина Ау мала, но не пренебрежима, что может быть интерпретировано, как заметная роль спин-зависимой части амплитуды нуклон-нуклонного рас-

сеяния.

В четвергом разделе обсуждаются полученные результаты для реакции неупругого рассеяния дейтронов на углероде при начальном импульсе 9 ГэВ/с и угле вылета 85 мрад. Показано, что редуцированное, т.е. деленное на квадрат формфактора дейтрона, сечение удовлетворительно согласуется с полученными ранее данными при больших массах недетек-тируемой системы Мх-

Результаты о тензорной и векторной анализирующим способностям Ауу и Ау представлены на рис.6 в зависимости от массы недетектируе-мой системы Мх- При меньших массах тензорная анализирующая способность Ауу положительна, что совпадает со знаком данных об Ауу, полученных под нулевым углом в этой же реакции. Величина векторной анализирующей способности Ау также положительна при относительно малых массах недетектируемой системы Мх- Обе наблюдаемые имеют значения близкие к нулю при массах Мх ~ 2.2 ГэВ/с2. Ненулевое значение векторной анализирующей способности Ау может свидетельствовать о заметной роли спин-зависимой части амплитуды реакции NN —► NN* в области возбужденных масс Мх ~ 2.2 ГэВ/с2.

Четвертая глава посвящена теоретическому анализу поляризационных явлений в реакциях dp pd, dp —> р(0") + р(180") + п, dd —► 3Неп, dp -* 3Яе 7г° и dp-* 3Нег]°.

В первом разделе обсуждается возможность измерения поляризаций протонов и дейтронов, Ру (C'o,o,A',o)î и коэффициентов передачи поляризации от начального дейтрона к вторичным частицам, Щ (Co.jv.n,o)i d реакциях

d + A-tp+X d+ А-> d + X

на установке "СФЕРА" с использованием широко-апертурного поляриметра в широком диапазоне углов. Информация об этих наблюдаемых существенно дополнит имеющиеся экспериментальные данные о спиновой структуре дейтрона на малых расстояниях и механизмах реакций.

Второй раздел четвертой главы посвящен теоретическому анализу реакции дейтрон-протонного рассеяния на 180° в системе центра масс. Так как данный процесс описывается 4-мя независимыми комплексными амплитудами, то для полного восстановления матричного элемента необходимо измерить по крайней мере 7 наблюдаемых. Однако, в силу того, что наблюдаемые выражаются через билинейные комбинации амплитуд, число необходимых экспериментов возрастает.

В работе показано, что набор 10 наблюдаемых 1-го и 2-го порядка реализует полный опыт по восстановлению матричного элемента реакции с1р-упругого рассеяния назад. В этот набор входят дифференциальное сечение; тензорная анализирующая способность (Сц ^д'.о.о = ~~Т2о/л/2); коэффициент передачи поляризации от векторно-поляризованного дейтрона к протону (Со,дг,лг,о = 2/Зь'о); три тензор-тензорные передачи поляризации Со,л"лг,о,Л'Лг> С'о.д'д'.о.л^ и Со^л'.о.лл'; коэффициент спиновой корреляции Суу.л',0,0; связанный с поперечной поляризацией начальных частиц и три Т-нечетные поляризационные наблюдаемые: тензор- векторная спиновая корреляция Сд^яо.о; коэффициент передачи поляризации от тензорно-полярязованного дейтрона к прогону Со л^д.-о и коэффициент передачи поляризации от векторно- поляризованного дейтрона к тензорно- поляризованному конечному дейтрону Со,л',о,/.5-

Данный набор поляризационных наблюдаемых для полного восстановления матричного элемента представляется оптимальным, так как число экспериментов, которые могут быть реализованы в настоящее время с использованием существующей экспериментальной техники, сильно ограничено из-за того, что сечение процесса (1р —+ рЛ мало при высоких энергиях, поляриметры имеют небольшую эффективность и существует сильное ограничение по максимально-допустимому потоку заряженных частиц на поляризованную мишень. Поэтому, например, представляется нереальным измерение поляризационных наблюдаемых 3-го порядка.

Две из наблюдаемых, необходимых для восстановления матричного элемента реакции: коэффициент передачи поляризации от дейтрона к протону, Со^д^О! и спиновая корреляция Сд-,дг,о,о могут быть измерены на ускорительном комплексе ЛВЭ. Со,уу,лг,о и Слг,дг,о.о выражаются через амплитуды А — И реакции ¿р —» р<1 следующим образом:

Со.^лг.о = 4ЛГ ■ ('Не(2А* + В* Б*)С + С2) См,ы, о,о = Ш ■ {Ке(2А* + В* - В*)С - С'2),

где ЛМ = 2(3 Л2 + 2ПеАВ* + В'1 + С С2 + ШсСИ* + 2£>2). Данные наблюдаемые необходимы для восстановления реальных и мнимых частей амплитуд С и О. В ¡замках модели ОНО Со,л,л\о и Сл'.л'.о.о могут быть записаны как:

2 и2 — к'2 — 1ш>/\/2

3 иг + и>г

„ 2 (и2 - к»2 - иш/у/2) (и - ч/2<г )'2 ^N,N,0,0 = Г---•

где и и ги - 5"- и £>- волны дейтронной волновой функции. 0.8

0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

ц, СеУ/с

Рис.7. Спиновые корреляции Сдг,/у,о,о и С'1,1,о,о> передачи поляризации от протона к протону Сдгддо и реакции йр —» р(0°)-|-р(180о) + п при начальной энергии дейтрона 2.1 ГэВ (штриховая линия) и 1.25 ГэВ . (точечная линия). Сплошными линиями показаны предсказания для наблюдаемых реакции с1р —> рс1. При расчетах использовалась парижская

ВФД.

В третьем разделе главы проведены расчеты ряда поляризационных наблюдаемых реакции йр —> 75(0°) + р(180°) + п в рамках спектаторного механизма. В данных кинематических условиях спин-корреляционные параметры Сдг.лгдо и С^ьдо и коэффициенты передачи поляризации от протона к протону Сдлгд.о и Со,¿,¿,0 в рамках ИП записываются следующим образом:

С,

N,N,0,0 —

2 (и2 -и>2- иш/у/2)

и1 + ги1

№

2(»+ш/у/2)2 ^¿,¿,0,0 — о-2 г 2

3 и'1 + ИГ

А0„кк( о)

с,

IV,о,Л',о =

1 (и - \Z2iv)2 3 и2 + ги2

•Ап

ДО)

1(»2-,У2+4У/2шу)

О (!Г + Шг)

где и и № - 5- и Ю- компоненты волновой функции дейтрона, Аоотг„(0) и Аоокк{0) - спин-корреляционные параметры нейтрон- протонного рассеяния под нулевым углом, связанных с поперечной и продольной поляризациями сталкивающихся частиц, соответственно. Зависимость наблюдаемых от импульса протона в системе покоя дейтрона для начальных энергий дейтрона 1.25 и 2.1 ГэВ показаны на рис.4 вместе с результатами для аналогичных наблюдаемых для реакции ¿р —► рй. При рас-счетах использовалась парижская ВФД и результаты фазового анализа для нуклон-нуклонного рассеяния. Можно видеть, что поведение поляризационных наблюдаемых для реакции фрагментации, с одной стороны, существенно зависит от начальной энергии и, с другой, отличается от поведения данных наблюдаемых для реакции (1р- упругого рассеяния назад. Это отличие связано с тем, что наблюдаемые реакции фрагментации зависят не только от ВФД, но также и от поведения нуклон-нуклонных амплитуд.

о 1 Т1т, веУ

Рис.8, а) Тензорная анализирующая способность '1\о и б) спин-корреляционный параметр Сдг.лг,о,о реакции (М —у гНеп в зависимости от кинетической энергии налетающего дейтрона. Сплошная и штриховая линии - расчеты с использованием различных параметризаций волновых функций ?'Не. Для описания дейтронной вершины использовалась парижская ВФД.

0.4

0

0.4

-0.8

-1.2

В четвертом разделе главы обсуждаются поляризационные явления в реакции dd —+ :'Неп под нулевым углом. Показано, что в рамках ОНО при больших импульсах 3Не тензорная анализирующая способность Т20, связанная с поляризацией налетающего дейтрона, полностью определяется спиновой структурой 3Не ж выражается через S- и D- волны следующим образом:

1 w](q)-2y/2wl{q)ux{q) у/2 «?(?)+«;?(?) '

где ui(g) и Wi(q) - S- и D- компоненты волновой функции 3Яе, соответственно.

Спиновая корреляция ]уо,(ь связанная с поперечной поляризацией сталкивающихся частиц, зависит как от волновой функции 3Не, так и от волновой функции дейтрона.

Поведение Т20 и Cjv,iv,o,o в зависимости от кинетической энергии налетающего дейтрона показано на рис.5 а) и б) для различных параметризаций волновой функции 3Не. Для описания дейтронной вершины использовалась парижская ВФД.

В пятом разделе главы предложен эксперимент по исследованию спин-коррсляционных параметров Cjv,jv,o,o в реакциях dp —► 3Нетт° и dp —»• гНег]°.

Показано, что в коллинеарной геометрии спин-корреляционный параметр Сдг,jv,o,o определяется интерференцией двух амплитуд А и В, описывающих данные реакции в коллинеарной геометрии:

-27ZeAB*

Сто ~ А2 + 2В2

Измерение данных наблюдаемых в дополнение к уже полученным результатам о дифференциальных сечениях и тензорным анализирующим способностям позволит полностью восстановить матричные элементы реакций dp —> 3Не7Г° и dp —► 3Herj°.

Особо интересным является изучение реакции dp —► 3He7r°(rj°) вблизи порога рождения мезона. Большое отрицательное значение Т20, измеренное вблизи порога реакции dp —» Зйе7г°, является прямым доказательством того, что поглощение пиона в 3Не происходит главным образом на паре нуклонов с изоспином 0 (квази-дейтроне), которое более, чем на порядок сильнее, чем поглощение на изовекторной парс нуклонов (с изоспином 1). Модули соответствующих амплитуд поглощения имеют следующие значения:

|б/о| = (6-5 ± 0.6)НГ2/™~2 |51| = (1.4 ± 0.4)10~2/т~2

Используя эти значения констант до и д\ можно оценить величину спин- корреляционного параметра Сдг.лгдо вблизи порога как: С'дг.л'.о.о = ±(0.333 ± 0.020), если пренебречь спиновой структурой дейтрона и ?'Не и Сл\л',о,о = ±(0.289 ± 0.023), если использовать реалистичные волновые функции.

Спиновая корреляция Сдг.лгдо определена с точностью до знака, и эта неоднозначность в определении фундаментальных констант пионной физики до и д\ может быть разрешена только измерением Сд'.дг.о.о в реакции (1р —» Нетг0 вблизи порога (либо передачей поляризации от 3Не к дейтрону в обратной реакции тг~3Не —» пс1). Предсказания для Сд'.дгдо реакции с1р —+ 3Нетг" показаны на рис.б. Точкой на этом рисунке показано предсказание для СУд-до вблизи порога реакции <7р —+ лНеж°.

О

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

12 3 4

Ра, 0>еЧ/с

Рис.9. Спиновая корреляция Сдг.лмю реакции <1р —► ЛНетг" в зависимости от импульса дейтрона. Точка - предсказание для величины Су.л .и.о на пороге реакции с использованием реалистичных волновых функции дейтрона и :!Яе.

В случае реакции йр —> эНег]°, можно получить верхние оценки для наблюдаемых, зависящих от относительной фазы между амплитудами Л и В, из полученных данных о сечении и тензорной анализирующей способности вблизи порога:

СЛ',лг,о,о = (0.694 ± 0.052) • совб Сл^.о.о = (1-041 ± 0.078) -зтб,

где угол 6 - фаза между амплитудами. Если пренебречь спиновой структурой дейтрона и 3Яе, а также обменом г/ и и: мезонами, то фактор совЬ может быть интерпретирован как параметр смешивания между вкладами от обменов тир мезонами.

Эксперименты по измерению См,N,0,0 в реакциях Нр —у 3Неи°(ч") вблизи порога могут быть реализованы на ускорительном комплексе ЛВЭ, используя поляризованную протонную мишень длиной порядка 1 см и векторно- поляризованный пучок дейтронов.

В заключении сформулированы основные выводы диссертации:

1. Впервые получены данные о дифференциальном инвариантном сечении, тензорной и векторной анализирующих способностях Ауу и Ау реакции фрагментации дейтрона в протоны на углероде при начальном импульсе дейтрона 9 ГэВ/с и угле регистрации протона 85 мрад. Область измерений соответствует поперечным импульсам протонов в интервале от 390 до 600 МэВ/с, или же импульсу протона в системе покоя дейтрона вплоть до ~ 730 МэВ/с.

- Дифференциальное сечение данного процесса при больших импульсах протона удовлетворительно описывается моделью жестких соударений с использованием стандартных волновых функций дейтрона.

— В то же время, поведение тензорной анализирующей способности Ауу противоречит предсказаниям этой модели для стандартных волновых функций дейтрона. Новые данные об Ауу, полученные при больших поперечных импульсах, положительны при больших импульсах прогона в системе покоя дейтрона, так же как и данные об Ауу в инклюзивной реакции фрагментации дейтрона и об упругом с1р- рассеянии назад, полученными с нулевым поперечным импульсом. Сходство поведения Ауу в указанных процессах может

означать, что результаты экспериментов в сильной мере характеризуют внутренние свойства дейтрона на малых расстояниях. Поведение Ачу при больших ц качественно согласуется с моделями, учитывающими ненуклонные степени свободы в дейтроне.

- Отличное от нуля значение векторной анализирующей способности Ац реакции фрагментации дейтрона может свидетельствовать о существенной роли зависящей от спина части амплитуды нуклон-нуклонного рассеяния.

2. Впервые получены данные о дифференциальном инвариантном сечении, тензорной и векторной анализирующих способностях А;п/ и Ау реакции неупругого рассеяния дейтрона на углероде в тех же кинематических условиях, что и для реакции фрагментации дейтрона. Данные об Ауч получены при значительно больших 4-импульсах. чем в предыдущих экспериментах, выполненных с регистрацией частиц под нулевым углом. Отличное от нуля значение векторной анализирующей способности Ау может свидетельствовать о существенной роли зависящей от спина части амплитуды NN —> Л'ЛГ* процесса в области масс недетектируемой системы М,\ ~ 2.2 ГэВ/с2.

3. Проведен теоретический анализ реакции дейтрон-протонного упругого рассеяния на 180" в системе центра масс в терминах 4-х независимых комплексных амплитуд. Показано, что измерение 10 поляризационных наблюдаемых 1-го и 2-го порядка позволяют полностью восстановить матричный элемент данной реакции. Измерение 2-х наблюдаемых: передачи поляризации от векторно поляризованного дейтрона к протону Со,/у,Л,о и спин-корреляционного параметра Сд-./удо возможно в ЛВЭ ОИЯИ.

4. Получены предсказания для ряда поляризационных наблюдаемых реакции фрагментации дейтрона, г/р —> р(0") +^(180") + и. в рамках ИП. Использование поляризованных пучка и мишени и возможность измерения поляризации вторичного прогона позволит получить дополнительную информацию о структуре дейтрона на малых расстояниях.

5. Показано, что тензорная анализирующая способность Т->п и спиновая корреляция Сдг.л'ло реакции ЛЛ —* лНсп чувствительны к спиновой структуре ЧГс на малых расстояниях. Данные1 'эксперименты могут быть проведены в ЛВЭ ОИЯИ.

6. Предложен эксперимент по изучению реакций dp —> '''IIетт° и dp —> 3Нетг° вблизи порога и в коллинеарной кинематике. Результаты, полученные в данном эксперименте, могут обеспечить информацию, необходимую для восстановления матричных элементов этих реакций, для определения фундаментальных констант пионной физики, уо и д 1, для понимания роли 3-х частичных сил, спиновой структуре ''Не и дейтрона на малых расстояниях, динамической роли ss - компоненты в волновой функции г]- мезона, о возможности существования квази-связанного т)АНе состояния.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

[1] Афанасьев С.В.,..., Ладыгин В.П. и др., Исследование тензорной анализирующей способности Ауу в реакции A(d,p)X при больших поперечных импульсах протона. ; Краткие сообщения ОИЯИ, 1997, т.4[84]-97, с.5.

[2] Afanasiev S.V.,..., Ladygin V.P. et al., Measurement of the tensor analyzing power Ayy in inclusive breakup of 9 GeV/c deuterons on carbon at large transverse momenta of protons.; Препринт ОИЯИ El-98-75, 1998, Дубна; опубликовано в Phys.Lett., V.B434, 1998, р.21.

[3] Афанасьев С.В.,..., Ладыгин В.П. и др., Тензорная и векторная анализирующие способности Ауу и Ау в реакциях l2C(cl,p)X и 12C(d,d)X при начальном импульсе дейтронов 9 ГэВ/с и угле испускания 85 мрад.\ Краткие сообщения ОИЯИ, 1998, т.2[88]-98, с.5.

[4] Ажгирей Л.С.,..., Ладыгин В.П. и др., Дифференциальное сечение, тензорная Ауу и векторная Ау анализируют,ие способности реакции nC(d,p)X при 9 ГэВ/с и угле испускания протонов 85 мрад. ; Препринт ОИЯИ Р1-98-199, 1998, Дубна; направлено в ж. Ядер. Физ.

[5] Ladygin V.P. and LadyginaN.B., Full determination of the dp backward elastic scattering matrix element.-, J.Phys.G: Nucl.Part.Phys., 1997, v.23, j).847.

[6] Ладыгин В.П., Поляризационные наблюдаемые в реакциях фрагментации дейтрона и дейтрон-протонного упругого рассеяния назад.-, Ядер. Физ., 1997, т.60, с.1371.

[7] Ладыгин В.П. и Ладыгина Н.Б., Спиновая структура 3Не из реакции dd -+ 3Неп.] Лдер.Физ., 1996, т.59, с.828.

[8] Ladygin V.P. and Ladygina N.B., Polarization affects in the dd —> 3Hen reaction and 3He spin structure at short distances.-, Preprint LNS/Ph/96-06, 1996, Gif-sur-Yvette.

[9] Ладыгин В.П. и Ладыгина Н.Б., Изучение структуры 3Не на малых расстояниях в реакции dd —> 3Нещ Краткие сообщения ОИЯИ, 1995, т.4[72]-95, с.19.

10] Ладыгин В.П. и Ладыгина Н.Б., Поляризационные наблюдаемые для реакции dp —» 3Неп° в коллинеарной геометрии.; Лдер.Физ., 1995, т.58, с.1365.

L1] Ладыгин В.П. и Ладыгина Н.Б., Когерентное рождение мезонов о реакции dp —» 3НеХ.; Краткие сообщения ОИЯИ, 1994, т.5[68]-94, с.37.

12] Ladygin V.P. and Ladygina N. В., Spin Correlations in the dp —» 3He тг° and dp —» 3Heif Reactions.] In: Proc. of Int.Simp. "Deuteron-95", 4-7 July 1995, Dubna, R\issi&]E2-96-100, p.163.

Рукопись поступила и издательский отдел 27 октября 1998 года.

•/ * V''

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Лаборатория высоких энергий

На правах рукописи

ЛАДЫГИН Владимир Петрович

ТЕНЗОРНАЯ АНАЛИЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ Ауу В РЕАКЦИЯХ А(й,р)Х И А{й,<1)Х ПРИ 9 ГЭВ/С И СТРУКТУРА ДЕЙТРОНА НА МАЛЫХ РАССТОЯНИЯХ.

Специальность 01.04.16 - физика ядра я элементарных частиц

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научные руководители:

кандидат физико-математических наук А.Г.Литвиненко доктор физико-математических наук А.И.Малахов

Дубна 1998

Содержание

I ВВЕДЕНИЕ. 4

II ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА. 19

II. 1 Общая схема измерений......................................19

11.2 Пучок поляризованных дейтронов............................20

11.3 Электроника и триггер........................................22

11.3.1 Триггер первого уровня..............................22

11.3.2 Времяпролетная система..............................23

И.3.3 Использование черенковского счетчика..............24

ШПРОЦЕДУРА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ. 30 III. 1 Использование информации о времени пролета частицы

и сигнала с черенковского счетчика..........................30

111.2 Восстановление дифференциального сечения и анализирующих способностей..........................................32

111.3 Эффекты толстой мишени и конечного аксептанса установки............................................................35

111.3.1 Макроскопическое двойное рассеяние..............35

111.3.2 Учет конечного аксептанса установки..............37

IV РЕЗУЛЬТАТЫ ДЛЯ РЕАКЦИЙ 12C(d,p)X И 12C(d, d)X. 44 IV. 1 Сечение реакции 12C(d,p)X при больших поперечных

импульсах протонов............................................44

IV.2 Тензорная анализирующая способность Ауу реакции фрагментации дейтрона при больших поперечных импульсах

протона..........................................................47

IV.2.1 Сравнение с результатами расчетов в модели жестких

соударений..............................................47

IV.2.2 Сравнение с данными, полученными при нулевом

поперечном импульсе..................................50

IV.2.3 Структура дейтрона на малых расстояниях. ... 51

IV.2.3.1 Различные схемы релятивизации..........51

IV.2.3.2 Ненуклонные степени свободы в дейтроне. 57 IV.3 Векторная анализирующая способность Ау реакции фрагментации дейтрона............................................62

IV.4 Реакция неупругого рассеяния дейтрона на углероде при

9 ГэВ/с и 85 мрад..............................................64

1У.4.1 Дифференциальное сечение реакции 12С(с?, 6)Х. 66

IV.4.2 Поляризационные наблюдаемые реакции 12С(с?, й)Х. 67

V ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА УСКОРИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ ЛВЭ. 83

V.! Структура дейтрона на малых расстояниях................83

V. 1.1 Реакции ¿А рХ и 6,А ¿X......................83

У.1.2 Реакция йр упругого рассеяния назад, ¿р —> рй. . 84

У.1.3 Реакция Ар р(0°) + р(180°) + п....................89

У.2 Спиновая структура ъНе на малых расстояниях из реакции ¿в, —► ъНеп................................................91

У.З Реакции Зр гНетг° и Зр ^ 3Нег}°..........................94

VI ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 107

VII ЛИТЕРАТУРА.

111

I ВВЕДЕНИЕ.

Исследование структуры легчайших ядер на малых расстояниях является объектом пристального внимания со стороны теоретиков и экспериментаторов в последние годы. Детальное изучение данного вопроса может обеспечить получение важной информации о природе и свойствах ядерных сил, действующих между конституэнтами ядер.

Прежде всего, вопрос, который остается неясным до сих пор, состоит в том, как фундаментальные степени свободы сильного взаимодействия (кварки и глюоны) могут проявляться на расстояниях, сравнимых с размером нуклона. С точки зрения квантовой хромодина-мики на этих расстояниях происходит переход от традиционной нуклон-мезонной картины ядра к ситуации, когда нуклоны теряют свою индивидуальность и возможно проявление ненуклонных (кварк-глюонных или барион-барионных) степеней свободы в ядрах. Следовательно, исследование структуры ядер на малых расстояниях необходимо для построения реалистичной теории сильных взаимодействий.

Другим важным аспектом изучения структуры ядер на малых расстояниях, является также необходимость учета релятивистских эффектов для адекватного описания связанных систем. Невозможность разделения движения центра масс малонуклонной системы и относительного движения конституэнтов, когда их импульсы релятивистские, ставит вопрос о числе независимых компонент и аргументов волновых функций ядер.

Высокоимпульсная компонента волновых функций легчайших ядер является также очень чувствительной к типу нуклон-нуклонного взаимодействия, и следовательно, информация о поведении волновой функции на малых расстояниях может позволить сделать выбор между различными моделями описания этого взаимодействия.

Среди ядер дейтрон занимает особое место, так как в нерелятивистской физике он описывается как простейшая слабо связанная система двух нуклонов. Однако, в то время, как статические свойства дейтрона типа энергии связи, среднеквадратичного радиуса, магнитного и квадрупольного моментов хорошо известны, его структура на малых расстояниях изучена гораздо хуже. Так как спин дейтрона равен 1, это дает широкие возможности в проведении многочисленных поляризационных экспериментов, и следовательно, в получении принципиально новой информации о поведении независимых наблюдаемых, некоторые из которых чувствительны к деталям структуры дейтрона на малых расстояниях.

Исследование волновой функции дейтрона (ВФД) на малых меж-нуклонных расстояниях возможно в процессах с большими передачами импульсов к одиночному нуклону и может проводиться с использованием как электромагнитных, так и адронных пробников.

Обычно для этих целей используются следующие классы реакций: исследование развала дейтрона в кинематически полной постановке в реакциях 2i?(e, е'р)п и 2Н(р, 2р)п, инклюзивные измерения в реакциях A(d, р)Х и d(e, е')Х. Кроме того, структура дейтрона исследуется в реакциях упругого ed- рассеяния и упругого dp- рассеяния на 180°. Особое внимание стоит уделить экспериментам, проводимым на пузырьковых камерах, позволяющие наблюдать события в условиях 4тг геометрии с идентификацией всех заряженных частиц.

Реакции фрагментации дейтрона на ядрах с испусканием протона под нулевым углом, dA —>■ р(0°)Х, и упругого дейтрон-протонного рассеяния на 180° в системе центра масс, dp —> pd, широко исследуются с целью получения информации о структуре дейтрона на малых меж-нуклонных расстояниях. Это обусловлено тем обстоятельством, что, например, в случае регистрации продуктов реакции под 0° в лабора-

торной системе координат дифференциальное сечение процесса фрагментации дейтрона в рамках импульсного приближения (ИП) пропорционально импульсному распределению нуклонов в дейтроне (или квадрату его волновой функции, Ф2(&)); дифференциальное сечение упругого в,р- рассеяния на 180° в системе центра масс, вычисленное в приближении однонуклонного обмена (ОНО), пропорционально квадрату импульсного распределения. Поляризационные наблюдаемые для этих реакций, такие, например, как тензорная анализирующая способность Х20 и коэффициент передачи поляризации ко от векторно поляризованного дейтрона к протону, в рамках указанных подходов также достаточно просто выражаются через 5— и О—компоненты волновой функции дейтрона. Поэтому исследование упомянутых реакций в кинематических условиях, отвечающих большим значениям внутридейтронных импульсов нуклонов, позволяет надеяться на получение сведений о поведении волновой функции дейтрона на малых расстояниях.

Импульсные спектры протонов, испускаемых под 0° в результате фрагментации дейтронов на ядрах, были измерены при различных начальных импульсах, от 2.5 до 17.8 ГэВ/с [1]-[6]. В целом, эти импульсные распределения можно удовлетворительно воспроизвести в рамках релятивисткого ИП с использованием волновых функций дейтрона, отвечающих стандартных потенциалам нуклон-нуклонного рассеяния [7]-[10]. Исключение составляет область в спектре протонов, измеренном при 9 ГэВ/с под 0° [2, 4], при импульсе протонов к ~ 350 МэВ/с, определенного в системе бесконечного импульса (СБИ) [11]-[13]. В данной области наблюдается характерный прилив, где измеренное дифференциальное сечение реакции фрагментации дейтрона превышает результаты расчетов, выполненных в рамках релятивистского ИП, более чем в два раза. Похожее превышение наблюдается также в дифференциальных сечениях реакций А(с1,р)Х при 2.5 и 3.5 ГэВ/с [5].

Отметим также, что "эмпирические" импульсные распределения нуклонов, извлеченные из инклюзивных данных по электро-расщеплению дейтрона с1(е,е')Х [14] в рамках у- скейлинга, и из данных о сечении дейтрон-протонного упругого рассеяния назад [15] в рамках ОНО в динамике на световом фронте [16] хорошо согласовывались между собой и с импульсным распределением, полученным из данных по фрагментации дейтрона в протоны под нулевым углом [2].

Для объяснения этой особенности импульсных спектров нуклонов из столь различных реакций выдвигались различные гипотезы, в том числе и модели, учитывающие дополнительные степени свободы в дейтроне. Теоретические работы Кобушкина и Визиревой [17] привели к возможности существования шести-кварковой компоненты в ВФД. В этой модели |6д >- амплитуда, возникающая из 5- конфигураций шести кварков должна быть добавлена к 5- компоненте стандартной ВФД с относительной фазой х- Данная модель позволила описать экспериментальные данные по фрагментации дейтрона [2]. Вероятность |6д >-конфигурации в ВФД при этом составила ~ 4%.

Отметим, однако, что форма импульсных спектров протонов из реакции А(с/,р(0°))Х зависит от атомного номера ядра мишени: при к < 150 МэВ/с отношение сечений реакции фрагментации дейтрона на углероде к водороду [4] составляет ~ 5 Ч- 5.5, затем плавно меняется и при больших импульсах достигает ~ 3.5. Кроме того, форма сечения в области внутренних импульсов к ~ 350 МэВ/с зависит от начальной энергии дейтрона. Данные свойства импульсных спектров из реакции фрагментации могут указывать на важность вкладов процессов, дополнительных к спектаторному механизму и зависящих как от энергии, так и от атомного номера ядра.

В работах Брауна и Вечернина [18, 19] рассматривался вклад от диаграммы с перерассеянием пиона для описания экспериментальных

данных [2]. В работе [18] учитывался только вклад Д-изобары и М* в сечение 7гТУ рассеяния. Впоследствии авторы использовали [19] экспериментальные данные по дифференциальному сечению 7г/У рассеяния. Были расчитаны дифференциальные сечения процесса с!р р(()°)Х для начальных энергий 10 — 70 ГэВ. Наплыв в сечении при к ~ 350 МэВ/с объяснялся резонансной природой 7г]У рассеяния в области возбуждения Д- изобары. Однако, авторы отмечают, что неопределенность в вычислениях составляет примерно 50%, что связано с недостатком экспериментальной информации для 7гЛ^ процесса, особенно в области малых энергий.

В работе Игнатенко и Лыкасова [20] помимо диаграмм ИП учитывались также диаграммы с рождением виртуального пиона и его последующим испусканием. Результаты рассчетов находятся в согласии с экспериментальными данными [2, 3]. Вклад диаграммы с испусканием пиона найден меньшим по сравнению с результатами работ Брауна и Вечернина [18, 19]. Авторы объясняют это использованием другой параметризации для 7гТУ рассеяния.

Учет диаграмм перерассеяния и рождения виртуального пиона с его последующим поглощением и испусканием в дополнение к диаграммам ИП [21] позволил удовлетворительно описать данные о дифференциальном сечении реакции фрагментации дейтрона в протоны под нулевым углом при 9 ГэВ/с [2, 4].

В вычислениях Пердриза и Пунджаби [22] в дополнение к диаграммам ИП учитывались также диаграммы с двойным перерассеянием и взаимодействием в конечном состоянии с использованием стандартных ВФД и результатов фазового анализа для описания спиновой структуры ММ- вершины. Однако, расчеты не позволяли описать поведение импульсных спектров, полученных при начальных импульсах дейтрона 2.5 и 3.5 ГэВ/с и больших импульсах протонов [5]. Отметим большую

неопределенность вычислений, связанных с недостатком информации о поведении амплитуд пр- рассеяния при высоких энергиях.

В работах Дахно и Никонова [23, 24] реакция развала дейтрона рассматривалась в рамках Глауберовского подхода с дополнительным учетом эффектов неупругого экранирования и взаимодействия в конечном состоянии (ВКС). Вычисления, проведенные с волновой функцией дейтрона на основе потенциала Рейда с мягким кором [8], показали, что ВКС существенным образом уменьшает сечение 30 -f- 70%) при малых к. Неспектаторная диаграмма ИП дает возрастание сечения приблизительно в два раза, в то время как диаграммы упругого перерассеяния и неупругого экранирования, частично компенсируя друг друга, уменьшают спектр на ~ 30-г 40% при к ~ 350-г 500 МэВ/с. При к > 150 МэВ/с Глауберовские поправки уменьшают спектр на 20%, затем эти поправки увеличиваются за счет упругого перерассеяния, в то время как при к > 300 МэВ/с неупругое экранирование становится пренебрежимо малым. Неопределенность модели составляет ±15% для учета вклада ВКС и ±50% при к > 500 МэВ/с для Глауберовских поправок.

Протонные спектры из реакции фрагментации дейтрона под нулевым углом были описаны в рамках ИП с учетом неодинаковых ограничений на фазовое пространство вблизи кинематических пределов для упругого и неупругих каналов [25].

Дополнительная проблема, связанная с данными о фрагментации релятивистских дейтронов в протоны под 0°, состоит в том, что инвариантные дифференциальные сечения реакции, полученные при начальном импульсе 5.75 [3] и 9 ГэВ/с [2, 4], построенные в зависимости от импульса протона в системе покоя дейтрона, вопреки ожиданиям расходятся по абсолютной величине: для совмещения спектров друг с другом данные при 5.75 ГэВ/с необходимо умножить на коэффициент 1.4.

В работе [26] приведены аргументы в пользу того, что учет конечного углового разрешения установки, с помощью которой выполнены измерения при 9 ГэВ/с, связанная с этим перенормировка спектра и, наконец, дополнительный учет вклада процессов рассеяния нуклонов дейтрона на протоне-мишени (и его интерференции с прямой фрагментацией) могут объяснить так называемое аномальное поведение спектра протонов от реакции 1Н(d, р(0°))Х при 9 ГэВ/с и одновременно согласовать экспериментальные данные при 5.75 и 9 ГэВ/с.

Упругое dp- рассеяние назад в системе центра масс при промежуточных и высоких энергиях является одним из простейших процессов с большой передачей импульса и, поэтому исследование данной реакции также были мотивированы желанием получить сведения о высокоимпульсной компоненте волновой функции дейтрона.

Существующие экспериментальные данные по дифференциальному сечению этой реакции [15] демонстрируют наличие пика под углом 180° в системе центра масс. С другой стороны, данные по сечению при в ~ 180° показывают сильную энергетическую зависимость и превышение в области возбуждения А-изобары. Простейшим механизмом, который может быть ответственней за наличие пика под углом 180°, является ОНО. Однако одного этого механизма недостаточно, чтобы объяснить весь выход протонов, особенно в области кинетических энергий протона Тр ~ 0.3 -г- 0.7 ГэВ. В ряде моделей экспериментальные данные были описаны с помощью дополнительной примеси NN*- компоненты [27, 28] к стандартной волновой функции дейтрона. Для объяснения особенности при Тр ~ 0.6 ГэВ в энергетической зависимости дифференциального сечения упругого pd- рассеяния назад были проведены расчеты в модели, где сечение pd- рассеяния в терминах треугольной диаграммы выражалось через сечение процесса NN —> dir [29, 30]. Учет D- волны в дейтроне и релятивистских эффектов позво-

лил улучшить согласие расчетов [31] с экспериментальными данными. В работе [32] дополнительно учитывалась спиновая структура элементарной амплитуды реакции рр —»■ dn+. В модели, развитой в работе [33], амплитуда упругого pd- рассеяния назад была выражена через амплитуды процесса NN N А. Было показано, что учет интерференции возбуждения А-изобары и ОНО приводит к хорошему описанию энергетической зависимости сечения реакции упругого pd- рассеяния назад при Тр < 1,0 ГэВ. Аналогичный результат был получен также в работе [34], где рассматривались ОНО и механизмы рассеяния А- изобары. Данные, полученные при энергиях выше области возбуждения А-изобары, качественно воспроизводятся в рамках ОНО в динамике на световом фронте [35].

Исследование реакции фрагментации дейтрона в эксклюзивной постановке, 2Н(р,2р)п [36, 37, 38], до к ~ 670 МэВ/с показало, что данные достаточно хорошо описываются диаграммами ИП и многократного рассеяния за исключением области возбуждения А- изобары в промежуточном состоянии [22].

Исследование этой же реакции, проведенное в Гатчине при кинетической энергии протона 1 ГэВ в квазиупругой кинематике [39], показало, что импульсное распределение нейтронов- спектаторов хорошо описывается в рамках ИП до к ~ 300 МэВ/с. Вклад диаграмм перерассеяния и возбуждения А-изобары не существенней. Данные по поляризации вторичного протона до q ~ 180 МэВ/с также хорошо описываются в рамк�