Рождение легких мезонов в ядро-ядерных взаимодействиях при энергиях √sNN=62,200 ГэВ в эксперименте ФЕНИКС

• Автор: Рябов, Виктор Германович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 341 с. : ил.

Оглавление

Основные обозначения и сокращения

Введение

1 Эксперимент ФЕНИКС на коллайдере RHIC

1.1 Теоретические основы

1.1.1 Конфайнмент

1.1.2 Восстановление киральной симметрии

1.1.3 Взаимодействия тяжелых релятивистских ядер

1.2 Релятивистский коллайдер тяжелых ионов

1.3 Эксперимент ФЕНИКС

1.3.1 Система внутренних детекторов
1.3.2 Трековые детекторы
1.3.3 Электромагнитный калориметр
1.3.4 Идентификация частиц
1.3.5 Триггеры редких событий
1.3.6 Геометрия столкновений тяжелых ионов
1.3.7 Определение числа нуклонов, участвующих во взаимодействиях, и числа парных столкновений
1.4 Физическая программа эксперимента ФЕНИКС
1.4.1 Охлаждение струй
1.4.2 Дебаевское экранирование
1.4.3 Восстановление киральной симметрии
1.4.4 Электромагнитные сигналы
1.4.5 Другие признаки
1.5 Заключение

2 Дрейфовые камеры эксперимента ФЕНИКС
2.1 Особенности работы дрейфовых камер
2.2 Требования к проволочной структуре дрейфовых камер
2.3 Разработка проволочной структуры дрейфовых камер
2.3.1 Моделирование работы проволочной структуры
2.3.1.1 Программный комплекс моделирования
2.3.1.2 Оптимизация проволочной структуры
2.3.1.3 Провисание проволок
2.3.1.4 Модульная конструкция дрейфовых камер
2.3.2 Испытание прототипов
2.4 Запуск дрейфовых камер в составе эксперимента ФЕНИКС
2.4.1 Несущая конструкция дрейфовых камер
2.4.2 Считывающая электроника
2.4.3 Рабочая газовая смесь
2.4.4 Режимы работы по высокому напряжению
2.4.5 Базовые параметры
2.4.6 Калибровка дрейфовых камер
2.4.6.1 Коррекции к измеренным величинам дрейфового времени
2.4.6.2 Грубая калибровка дрейфовых камер
2.4.6.3 Тонкая калибровка дрейфовых камер
2.4.7 Восстановление треков заряженных частиц
2.4.8 Импульсное разрешение дрейфовых камер
2.5 Заключение

3 Измерение характеристик легких мезонов
3.1 Анализ качества экспериментальных данных
3.1.1 Дрейфовая камера и первый слой падовых камер
3.1.2 Электромагнитный калориметр
3.1.3 Третий слой падовых камер
3.1.4 Детекторы для идентификации частиц
3.2 Отбор заряженных и нейтральных частиц
3.2.1 Отбор нейтральных частиц
3.2.2 Отбор заряженных частиц
3.2.3 Ассоциация треков с внешними детекторами
3.2.4 Идентификация заряженных частиц
3.2.4.1 Идентификация адронов
3.2.4.2 Идентификация электронов и позитронов
3.3 Измерение выходов мезонов в экспериментальной установке
3.3.1 Измерение выхода к0 - мезонов в канале распада к°-»уу
3.3.2 Измерение выхода ц - мезонов в канале распада г|—»уу
3.3.3 Измерение выхода мезонов в каналах распада
<в(г|) —> kW, г)’ —> r|7iV, со —у к°у иК° —> к°к°
3.3.4 Измерение выхода ср - мезонов в канале распада ф —> К+К'
3.3.5 Измерение выхода ф - мезонов в канале распада ф —> е+е'
3.4 Эффективность ERT_4x4 триггера
3.5 Эффективность регистрации мезонов в
экспериментальной установке
3.5.1 Проекты Монте-Карло моделирования
3.5.2 Функции коррекций
3.5.3 Эффективность ERT_4x4 триггера для регистрации мезонов
3.5.4 Уменьшение эффективности регистрации мезонов
в условиях большой множественности частиц

соответственно. Кварки несут цветовой заряд и взаимодействуют, обмениваясь квантами цветового поля - глюонами.
Взаимодействие кварков и глюонов описывается квантовой хромодинамикой (КХД) - квантовополевой теорией сильных взаимодействий [4]. В рамках КХД кварк может находиться в трех цветовых состояниях (красном, синем и зеленом). Кварки различного цвета взаимодействуют путем обмена безмассовыми глюонами. Восемь глюонов несут различный цветовой заряд и взаимодействуют как с кварками, так и с другими глюонами. Наблюдаемые адроны являются бесцветными системами. Мезоны и барионы состоят из двух или трех кварков, находящихся в различных цветовых состояниях, которые дополняют друг друга до бесцветного состояния.
Из-за нелинейного характера кварк-кваркового взаимодействия, возникающего в результате того, что глюоны могут взаимодействовать не только с кварками, но и друг с другом, константа связи сильного взаимодействия зависит от расстояния. Интенсивность взаимодействия двух кварков растет по мере увеличения расстояния между ними, приводя к двум важным последствиям: конфайнменту и нарушению киральной симметрии.
Суть конфайнмента заключается в том, что кварки и глюоны не наблюдаются в свободном состоянии за пределами некоторой области соизмеримой с размером адронов (~ 1 фм). Если выбить кварк из адрона, то на расстоянии порядка нескольких ферми он неизбежно превратится в струю бесцветных адронов, которую можно наблюдать экспериментально. Кварки внутри адронов обладают динамическими массами, составляющими несколько сот мегаэлектронвольт, приводя к нарушению киральной симметрии. При уменьшении расстояния интенсивность сильного взаимодействия логарифмически уменьшается, приводя к эффекту асимптотической свободы кварков. Малая величина константы связи позволяет описывать КХД процессы в рамках пертурбативных методов.