Анализ метода измерения поляризуемости заряженного π-мезона в эксперименте COMPASS

• Автор: Гуськов, Алексей Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Турин
• Количество страниц: 101 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
COMPASS - эксперимент на вторичном пучке суперпротонного синхротрона (SPS) в ЦЕРНе, целью которого является изучение структуры адронов и адронная спектроскопия с использованием мюонных и адронных пучков высокой интенсивности. Одной из задач эксперимента является прецизионное измерение электрической аж и магнитной ßn поляризуемостей заряженного я-мезона. Интерес к данному вопросу обусловлен тем, что в настоящее время существует существенное расхождение как между результатами предыдущих измерений, так и между предсказаниями различных теоретических моделей.
В диссертации на основе данных, полученных во время предварительного сеанса с адронным пучком 2004 года, проанализирована возможность измерения поляризуемостей заряженного пиона в реакции радиационного рассеяния на ядерной мишени п~ + (A, Z) —■> я- + (A, Z) + 7. В работе представлены первые результаты наблюдения данной реакции на установке COMPASS, оценены возможные статистическая и систематическая ошибки измерения поляризуемостей пиона в приближении a^ + ßn = 0, представлен анализ фоновых процессов и оценен их вклад в систематическую ошибку. Также предложены изменения в дизайне установки и стратегии набора данных для оптимизации будущих измерений поляризуемостей пиона. Автором показано, что всего за месяц нового набора данных в эксперименте COMPASS может быть достигнута ТОЧНОСТЬ измерения величины (Хж В предположении (Щг+Дг — 0 на уровне 0.4 х 10~4 фм3, что в 4 раза точнее лучших предыдущих измерений.

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ

Данная работа является переводом на русский язык диссертации на соискание степени доктора философии Туринского университета по направлению “Физика и астрофизика”. Диссертация была написана на английском языке и представлена к защите 9 февраля 2010 года. Эта диссертация - результат тесного сотрудничества Объединённого Института Ядерных Исследований (Дубна) и Туринского университета.
Структура русской версии диссертации совпадает с английским оригиналом. Перевод в полной мере отражает все полученные результаты, детали описания установки и анализа данных, присутствующие в английской версии.
Хочется отметить, что к настоящему моменту в рамках эксперимента COMPASS был осуществлён новый набор данных для измерения поляризуемостей 7г-мезона, в процессе подготовки к которому было воплощено в жизнь подавляющее большинство предложений, содержащихся в диссертации.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. Введение
ГЛАВА 2. Поляризуемость пиона в теоретических моделях
2.1 Киральная теория возмущений (хРТ)
2.2 Модель Намбу-Йона-Лазинио (NJL)
2.3 Модель конфайнмента кварков (QCM)
2.4 Дисперсионные соотношения
2.5 Правила сумм КХД
ГЛАВА 3. Экспериментальные данные для поляризуемостей пиона
3.1 Измерения поляризуемостей пиона в предыдущих экспериментах .
3.1.1 Рассеяние пиона на ядерной мишени с испусканием жесткого фотона (СИГМА-АЯКС)
3.1.2 77 взаимодействие в е+е_ столкновениях (PLUTO, DM1, DM2,
Mark И)
3.1.3 Фоторождение пионов (Lebedev, MAMI А2)
3.2 Реакция примаковского рассеяния
3.3 Общие требования к экспериментальной установке для изучения
примаковской реакции
3.3.1 Мишень
3.3.2 Пучок
3.3.3 Детектор
3.3.4 Триггер
3.4 Измерение поляризуемостей пиона в Серпухове
ГЛАВА 4. Эксперимент COMPASS
4.1 Физическая программа эксперимента COMPASS
4.2 Краткая история эксперимента COMPASS
4.3 Возможность измерения поляризуемостей пиона на установке
COMPASS
4.4 Экспериментальная установка COMPASS
4.4.1 Детекторы пучковой части

электромагнитный калориметр.
Чтобы иметь возможность быстро перестраивать экспериментальную установку для решения различных задач, основные элементы установки, такие, как RICH, второй спектрометрический магнит, первый адронный калориметр, первая система идентификации мюонов , размещены на рельсах, что позволяет изменять их положение вдоль оси пучка.
j COMPASS Hadron Setup 2004 Hadmrt-
f topvtew Шойжтгі
Hadron- Muon-
СзІогіш«ег
Klter
SB«*®

Target / /
Sptam Z

MicroMcGas
Gem I;
Ж Ш |L

Prfmakoff
smz hodoscDr
ВсадКІ® I Strawsl.

ІІІ I'Ll.

} МШ I ты ’ MWPC

' I foaxi-Tiibn MaoHtel

0 10 20 30 40 50 m
Рис. 4.1. Схема установки COMPASS (2004)-
В таблице 4.1 представлены параметры детекторов, использующихся в установке COMPASS. Детекторы сгруппированы в соответствии с их положением и выполняемыми функциями.
4.4.1 Детекторы пучковой части Первая часть установки COMPASS включает в себя спектрометр для измерения в каждом событии импульса пучковой частицы (Beam Momentum Station, BMS), расположенный на расстоянии около 100 м от экспериментальной зоны COMPASS. Этот спектрометр включает в себя анализирующий магнит и два телескопа трековых детекторов, состоящих из сцинтилляционных годоскопов и детекторов на основе сцинтиллирующих волокон (Scintillating fibre hodoscope, SciFi).
Прецизионное восстановление трека пучковой частицы обеспечивается быстрыми трековыми детекторами, расположенными до мишени. Это две