Измерение сечений реакций π†, ρ+C, Cu→π†, ρ... при 3-15 ГэВ/с для экспериментов нового поколения

• Автор: Госткин, Михаил Иванович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Выводы к введению
Глава 1. Экспериментальная установка
1.1. Исследуемые мишени
1.2. Мониторирование пучка T9
1.3. Спектрометр малых углов
1.4. Спектрометр больших углов
1.5. Выводы к первой главе
Глава 2. Калибровка спектрометра больших углов
2.1. Времяпроекционная камера ТРС
2.2. Резистивные плоскопараллельные камеры RPC
2.3. Выводы ко второй главе
Глава 3. Измерение сечений рождения адронов
3.1. Метод определения сечений
3.2. Инклюзивные сечения рождения адронов на углероде и меди
3.3. Зависимость сечения от энергии пучка
3.4. Зависимость сечения и множественности от ядра
3.5. Отношение выходов дейтронов и протонов
3.6. Сравнение с другими экспериментами
3.7. Выводы к третьей главе
Заключение
Литература

Введение
Актуальность работы
В настоящее время источником наиболее интересных экспериментальных данных в области физики высоких энергий является большой адронный коллайдер (LHC) Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН). Дальнейшее развитие физики в этой области связывают с принципиально новыми ускорительными комплексами, такими как Международный линейный коллайдер ILC [1J и мюонный коллайдер [2]. Эксперименты на мюонном коллайдере позволят провести более точную проверку Стандартной модели, поиск новых частиц и явлений, выходящих за ее рамки (таких как SUSY), детально исследовать явления, которые, возможно, будут открыты на LHC, а также решить многие другие задачи. В настоящее время проект мюонного коллайдера активно разрабатывается в Национальной ускорительной лаборатория имени Ферми, где уже ведутся работы по созданию протонного предускори-теля в рамках «Проекта X» [3]. Наряду с техническими трудностями, связанными с охлаждением и удержанием мюонов, существует проблема выбора оптимального материала мишени для генерации потоков пионов высокой интенсивности в мюонном источнике. От успешного решения этой проблемы будут зависеть требования, предъявляемые к мощности протонного предуско-рителя. Наряду с тяжелыми мишенями (Та, Нд) один из основных вариантов конструкции коллайдера предполагает использование струйной графитовой мишени или мишени на основе карбоновых пленок для получения пучка пионов.
Однако точность, с которой известны сечения образования пионов протонами, в настоящее время недостаточна для оптимального выбора материала мишени. Точность существующих теоретических моделей также недостаточна для проведения подобных расчетов. В связи с этим, экспериментальное
измерение сечений рождения пионов пучками пионов и протонов на углероде с точностью не хуже 10% имеет решающее значение при проектировании мюонного коллайдера.
Точное измерение данных сечений также важно для расчетов потоков и спектров атмосферных нейтрино, так как свойства ядер углерода близки свойствам ядер азота — основной компоненты земной атмосферы. При этом, при энергиях первичных протонов менее 20 ГэВ, основная часть вторичных пионов испускается в диапазоне углов > 15°. В настоящее время потоки и спектры атмосферных нейтрино определяются экстраполяцией измерений выходов пионов в малые углы, и имеют значительную погрешность. Таким образом, прямое экспериментальное измерение сечений рождения пионов на ядрах снизит погрешность определения потоков и спектров нейтрино и даст возможность уменьшить систематическую ошибку в экспериментах по поиску нейтринных осцилляций (таких, как Super Kamiokande).
Сочетание измерений сечений образования адронов (включая более тяжелые частицы, такие как дейтроны) на ядрах углерода с аналогичными измерениями на других ядрах (например меди и др.) позволяет исследовать их зависимость от массы и заряда ядер, что явится критической проверкой теорий, претендующих на полное описание адрон-ядерных взаимодействий. Можно отметить повышение интереса к подобным теориям, связанное с планируемой реализацией программ по исследованию ядро-ядерных столкновений (эксперименты на ускорительных комплексах FAIR и NICA), поэтому получение экспериментальных данных хорошего качества по адрон-ядерным взаимодействиям в настоящее время является актуальной задачей.
Цель работы
Получение новых экспериментальных данных для проектирования мюонного источника мюонного коллайдера, расчетов нейтринных спектров в экспериментах по поиску осцилляций атмосферных нейтрино и развития тео-
sector 1, 1 /sm(thetoxtv)
sector 3, t/sin(thetaxtv)
sectors, t/sin(thetaxtv)

sector 2. 1/sin(thetaxtv)
sector 4, 1/sin(theiaxtv)
sector 6, 1/sin(thetaxtv)
Рис. 2.7. Данные для Be+8.9: зависимость cLE/dx отрицательных пионов с минимально ионизирующей способностью от l/sin0 раздельно по шести секторам ТРС. Средняя длина трека 300 мм. Сплошная линия представляет аппроксимацию в зависимости от полярного угла.
2.1.4. Разрешение dE/dx.
Энергетические потери статистически распределены около ожидаемого значения. Для тонких поглотителей потери энергии распределены (сильно асимметрично) согласно распределению Ландау, для толстых поглотителей распределение становится приблизительно Гауссовым. Газ в ТРС представляет собой тонкий поглотитель, поэтому среднее значение потерь энергии на единицу длины много больше, чем наиболее вероятное значение.
Для достижения наилучшего разрешение dE/dx обычно используется следующий метод: для каждого трека отбрасывается некоторая фиксирован-