Фотообразование пионов на атомных ядрах в резонансной области энергии

• Автор: Главанаков, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 175 с. : ил

Оглавление
0 Введение
1 Теория

1.1 Т— матрица реакции А(7, тгЫ)В

1.2 Волновые функции

1.3 Амплитуда фотообразования пионов на нуклоне

1.4 Взаимодействие в конечном состоянии реакции . .

1.5 Сечение, поляризация и асимметрия фотообразования пионов

на ядрах

о 2 Реакция 12С(7, тг~р)пС в области Д(1232)

2.1 Экспериментальная установка
2.1.1 Фотонный пучок. Ядерная мишень
2.1.2 Пионный канал
2.1.3 Протонный канал
2.1.4 Идентификация и кинематическое определение событий
реакции 12С(7, тг~р)пС
2.2 Математическая обработка результатов измерения
2.2.1 Восстановление выхода реакции
2.2.2 Вычисление дифференциального сечения
2.3 Ошибки и поправки
2.4 Процедура и результаты измерения сечения реакции
12С'(7,7г"р)11С
2.4.1 Эксклюзивное дифференциальное сечение
реакции 12С('у,тг~р)пС при 9Р = 20°
2.4.2. Полуэксклюзивное дифференциальное сечение
реакции 12С(7,7Г“р)пС при др = 40°
2.5 Фотообразование пионов на связанных нуклонах
2.6 Совместный анализ сечений реакций 12С(7, тг~р)пС и
Ь 7,тг")
Оглавление іі
3 Неупругое фотообразование нейтральных пионов на ядрах гелия
3.1 Экспериментальная установка и процедура измерения
3.1.1 Фотонный пучок и ядерная мишень
3.1.2 Гамма-спектрометр
3.1.3 Стримерная камера
3.1.4 Процедура измерения
3.2 Реакция 4#е(7, 7г°п)3Яе
3.2.1 Экспериментальные данные реакции 4Яе(7,7г°п)3Яе .
3.2.2 Анализ данных реакции 4Яе(7,7Г°тг)3Яе
3.3 Реакция 4Яе(7, п°р)3Н
3.3.1 Экспериментальные данные реакции 4Яе(7,7т°р)3Я . .
3.3.2 Анализ данных реакции 4Яе(7, тт°р)3Н
3.4 Резюме
4 Упругое фотообразование нейтральных пионов на гелии
4.1 Введение
4.2 Метод и результаты измерения
4.3 Упругое образование пионов в импульсном приближении
4.4 Обсуждение результатов
5 Образование пионов во второй резонансной области
5.1 Процедура измерения
5.2 Фотообразование пионов на протоне
5.2.1 Одиночное образование нейтральных пионов на протоне
5.2.2 Фотообразование двух пионов на нуклонах
5.3 Образование пион-протонных пар на ядрах
5.3.1 Результаты измерения выхода пион-протонных пар . .
5.3.2 Реакция Л(7,7Г7гЯ)Я
5.3.3 Образование пион-протонных пар на углероде
5.4 Длина свободного пробега протона и пионов в ядерной материи
5.4.1 Модель фотообразования пион-протонных пар на атомных ядрах
5.4.2 Алгоритм вычисления длины свободного пробега . . .
5.4.3 Обсуждение результатов
Заключение
Литература

Введение
Согласно современным представлениям нуклон имеет сложную внутреннюю структуру, следствием чего является наличие широкого спектра возбужденных состояний нуклона — нуклонных резонансов (изобар). Изучение свойств нуклонных резонансов и той роли, которую они играют в ядерных реакциях, - важная задача физики промежуточной энергии.
Резонансные состояния нуклонов отчетливо проявляют себя при рассеянии пионов на протонах. В диапазоне масс до 1700 МэВ известно восемь таких состояний. Три из них А(1232)Рзз, А(1520).О1з и N(1680)7*15 наблюдаются в реакции адронного поглощения фотонов на протоне в виде отдельных пиков энергетической зависимости полного сечения [1].
Образование нуклонных резонансов в атомном ядре в результате электромагнитного возбуждения является одним из перспективных методов изучения их свойств. Тема возбуждения нуклонных резонансов в ядрах разрабатывается в основном в двух направлениях - в связи с изучением модифицирующего влияния ядерной материи на параметры (масса, ширина) резонансов [2], и с целью получения сведений об изобарных конфигурациях волновой функции атомного ядра в основном состоянии [3]. Последнее направление исследований связано с проблемой нуклон-нуклонного взаимодействия на средних и малых расстояниях, где обмен ж- или р-мезонами может приводить к образованию виртуальных ЛГД- и ДД-состояний [4].
Все нестранные нуклонные резонансы с большой вероятностью распадаются на пион и нуклон, поэтому реакции типа (7, 7г) и особенно (7, кЫ) на атомных ядрах, инициируемые фотонами резонансной энергии, являются удобным инструментом для изучения свойств нуклонных резонансов, образованных в атомных ядрах или существующих в ядре до взаимодействия [5,6].
Актуальность темы. В начале 80-х годов основной объем информации по фотопионным ядерным реакциям представлял собой результаты измерения полуинклюзивных дифференциальных сечений с12сг/с1ржс1£1т! образования заряженных пионов. Примером систематических исследований фо-
Глава 2 Реакция 12С(7,ж~р)^С в области А(1232)
Реакция образования пионов при взаимодействии фотонов промежуточной энергии с атомными ядрами
А{7, 7гН)В, (2.1)
сопровождающаяся эмиссией нуклона АГ, привлекает внимание в течении длительного времени. Первые работы были выполнены в начале семидесятых годов [17,19], и со временем интерес к этой реакции только возрастает. Последние экспериментальные результаты получены в четырех различных исследовательских центрах: на Томском синхротроне [28,79], на ускорителе М1Т-Ва1ез (США) [24], на электронном микротроне МАМ1 (Германия) [25,27] и на линейно-поляризованном фотонном пучке ЬШЬ-ЬЕСБ (США) [26]. Во всех перечисленных работах измерения выполнены в кинематической области, близкой к кинематике двухчастичного процесса (7, л) на свободных нуклонах, - в области квазисвободного образования пионов.
Повышенное внимание, уделяемое квазисвободному фотообразованию пионов на ядрах при промежуточной энергии, связано преимущественно с тем, что реакции типа (2.1) являются перспективным инструментом для изучения Д-ядерной физики.
Можно выделить две области явлений Д-ядерной физики, имеющих отношение к реакции (2.1) [80]. При энергии фотонов ~300 МэВ основным
Рис. 2.1: Резонансный механизм (а) образования пиона на свободном нуклоне и (б) квазисвободного образования пиона на ядре.