Измерение дифференциальных сечений процесса перезарядки π-ρ→π°n вперед с помощью нового спектрометра нейтральных мезонов

• Автор: Баядилов, Даир Ергалиулы
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Глава. 1. Пион-нуклонное рассеяние
П. 1.1. Физика пион-нуклонного рассеяния
П. 1.2. Характеристики я°-мезона
П. 1.3. Современная ситуация
П. 1.4. Актуальность и цель работы
Глава. 2. Описание установки
П. 2.1. я-канал синхроциклотрона ПИЯФ
П. 2.2. Жидководоролная мишень
П. 2.3. Спектрометр нейтральных мезонов
П. 2.3.1. Конструкция спектрометра
П. 2.3.2. Конструкция отдельного элемента
П. 2.3.3. Конструкция ИВН
П. 2.4. Система пластических сцинтилляционных счетчиков
П. 2.5. Триггер и система сбора информации
П. 2.5.1. Сигналы
П. 2.5.2. СГО-техника дискриминирования сигналов
П. 2.5.3. Триггер
П. 2.5.4. Система сбора информации
П. 2.5.4.1 Триггерные логические модули
П. 2.5.4.2. Генератор ворот
П. 2.5.4.3. Преобразователи заряд-код и время-код
П. 2.5.4.4. Счетчик мониторного числа
Глава. 3. Изучение характеристик спектрометра нейтральных мезонов
П. 3.1. Калибровочные эксперименты на электронных пучках
П .3.1.1. Черенковский счетчик
П. 3.1.2. Эксперимент на электронах и на космических мюонах
П. 3.2. Эксперименты по локализации
П. 3.3. Энергетические характеристики
П. 3.4. Временные характеристики
П. 3.5. Энергетический порог
П. 3.6. Триггер и мертвое время
Глава. 4. Постановка эксперимента
П. 4.1. Схема установки
П. 4.2. Проведение эксперимента
П. 4.3. Запись информации на диск компьютера
Глава. 5. Обработка и обсуждение
П. 5.1. Вычисление калибровочных коэффициентов
П. 5.2. Восстановление инвариантной и недостающей массы
П. 5.3. Распределение событий по углу
П. 5.4. Программа автоматической обработки данных
П. 5.5. Вычисление акссптансов
П. 5.6. DCS в интервале (0,98-1,00) по COS0
П. 5.7. DCS перезарялки в диапазоне импульсов от 417 МэВ/с до 710 МэВ/
П. 5.8. Обсуждение полученных результатов
П. 5.8.1. Изоспиновые ограничения
Заключение
Благодарности
Приложение Xsl
Приложение Xs2
Приложение Х°3
Приложение Xs4
Список литературы из
Глава 1. Пион-нуклонное рассеяние
1.1. Физика пион-нуклонного рассеяния
В 1935 г. японским физиком X. Юкавой была выдвинута гипотеза, что взаимодействие нуклонов в ядре осуществляется таким же образом, как и взаимодействие зарядов, т.е. через кванты поля. В электродинамике таким квантом является фотон. Квантами ядерного поля должны быть три частицы: положительно и отрицательно заряженные — для осуществления обменного взаимодействия между протоном и нейтроном и нейтральные кванты поля - для осуществления взаимодействия между одинаковыми нуклонами [1—4].
В 1947 г. в фотоэмульсиях, облученных на большой высоте космическими лучами, С. Пауэллом с сотрудниками (Великобритания) были открыты заряженные частицы, которые были названы я-мезонами, или кратко пионами [3,5]. Причем оказалось, что они имеют заряд как плюс, так и минус. В частности, 7Г~-мезоны из-за большой плотности вещества эмульсии не успевали распасться, гораздо быстрее они успевали прореагировать с ядром. Поэтому треки 71 -мезонов заканчиваются так называемыми звездами — треками протонов, вылетевших из ядра, которое имеет большую энергию возбуждения после захвата пиона. 71+-мезоны практически не захватываются ядрами из-за того, что кулоновские силы не позволяют им близко приблизиться к ядрам.
Нейтральные пионы, я0, были обнаружены в 1950 г. по у-квантам от их распада, так как распад нейтральных пионов осуществляется за счет электромагнитного взаимодействия п°—>у+у. При изучении процессов 71 р —> 7С°П, 7С+р —> 7С+р, 71 р —»71~р было найдено, что при энергии пионов, примерно равной 195 МэВ, наблюдается максимум на кривой сечения реакции. Впервые эти эксперименты были поставлены Э.Ферми в 1952 г. в Чикагском университете [3,6]. Ускоритель, который использовался в этих опытах, мог давать пионы с энергией более 200 МэВ. Позже, когда были запущены ускорители на большие энергии, сечение взаимодействия пионов с нуклонами было изучено до очень больших энергий (рис. 1.1). Как видно из рисунка, на кривых обнаруживаются максимумы 1, 2, 3, 4, которые являются проявлениями
Д(1232)Р„, Д(1600)Р„, Д(1620)5,„ Д(1910)Р„, Ы(1440)Р,„ N(1520)0,3, N(1535)5,,
Значение порога устанавливалось с использованием космических частиц непосредственно перед проведением основного эксперимента. Для этого использовался триггер, так называемого «самозапуска». Старт па запись спектров от космики запускался только тогда, когда космическая частица пролетала через центральную часть либо первого, либо второго калориметра. При этом, так как центральная часть представляет собой 8 кристаллов 2x4 (см. рис. 2.6.), а сигнал с калориметра поступает суммарный, то энергия, потерянная космический частицей соответствовала 72 МэВ. Затем, устанавливая «порог» на дискриминаторе в нужное положение с помощью переменного резистора, был получено значение для порога на калориметрах равное 40 МэВ. На рис. 3.14. показан спектр, полученный от космических частиц с триггером самозапуска. Также виден порог, который отрезает события с энергий меньшей 40 МэВ.
Каналы СЮС
Рис. 3.14. Спектр, полученный от космических частиц с триггером самозапуска.
Такая процедура должна быть применена к каждому калориметру спектрометра нейтральных мезонов. Конечно, существует некоторая ошибка в выставлении порога на калориметрах, но величина этой ошибки не очень существенна. Важно чтобы порог, выставленный для данного эксперимента, был не очень высоким. Так как, во-первых, при высоком пороге автоматически будут отброшены полезные события и соответственно, уменьшится статистика данных. С другой стороны, порог можно увеличивать уже при обработке полученных на эксперименте данных (а понижать