Создание установки и проведение эксперимента по изучению процессов с рождением фотонов при больших значениях кумулятивного числа и поперечного импульса в ядерных реакциях при высоких энергиях

• Автор: Шарков, Георгий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 95 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Фазовая диаграмма ядерной материи
2. Кумулятивные явления
3. Современный статус кумулятивного эффекта
4. Источники кумулятивных фотонов
5. Экспериментальные данные рождения кумулятивных тг°
6. Флукгон-флуктонные взаимодействия
Глава I Постановка задачи
1. Качественные оценки параметров проведения эксперимента
2. Симуляции фоновых загрузок в рамках ЛСМХ)
3. Оценка сечений рождения кумулятивных фотонов исходя из
экстраполяции существующих данных о рождении пионов
4. Симуляция сигнала л°-мезона в калориметре
Глава II Детектор
1. Выбор материала калориметра
2. Модуль на основе свинцовых стёкол
3. Система ВЕТО
4. Супермодуль и мобильность установки
5. Система светодиодного мониторинга
1. Электроника
6. Калибровка калориметрических модулей
Глава III Эксперимент
1. Схема эксперимента
2. Параметры системы сбора данных
3. Параметры контроля проведения измерений
Глава IV Обработка результатов эксперимента
1. Формирование базы данных с результатами эксперимента
2. Контроль качества пучка
3. Проверка работоспособности детекторов
4. Отбор по форме сигнала
5. Отбор событий по соответствию максимальной амплитуды сигнала и
интеграла по временному диапазону суммирования
6. Выделение центральной части детектора
7. Вычисление спектров фотонов
Глава V Анализ полученных данных
1. Суммарный спектр фотонов
2. Угловая зависимость
3. Сравнение с моделями
4. Спектр инвариантных масс двух фотонов
5. Флуктон-флуктонные взаимодействия
Выводы
Литература

Введение
Диссертационная работа посвящена измерению спектров кумулятивных фотонов в области поперечных импульсов порядка ГэВ и выше в ядро-ядерных реакциях с помощью калориметрической методики. Идея заключается в том, чтобы с помощью электромагнитного калориметра создать быстрый триггер, выделяющий! т.н. кумулятивны!! процесс [1]. Для этого параметры установки (расположение в пространстве, порог триггера) подбираются так, чтобы триггер срабатывал на частицу(фотон), находящуюся в кинематической области не доступной для квазисвободного нуклон-нуклонного взаимодействия. Такие события могут рассматриваться как сигнатура взаимодействия, где, по крайней мере, один из участников является высокоплотной многонуклонной флуктуацией ядерной материи (флуктон). При этом отбор событий с большими поперечными импульсами р, и х даёт возможность пройти в область локальных взаимодействий, а значит и больших барионных плотностей. В перспективе это может стать инструментом для исследования материи при низких температурах и очень больших барионных плотностях, т.е. в практически неизученной области фазовой диаграммы, где предсказываются новые явления и новые состояния материи. Использование кумулятивного фотона в качестве триггера на такой процесс удобно по двум причинам. С одной стороны фотон взаимодействует с окружающей ядерной материей намного слабее, чем адроны. С другой — используя относительно простую калориметрическую методику, позволяет сделать быстрый триггер на интересующий процесс.
Изучение плотной ядерной материи с помощью триггера на кумулятивный фотон является довольно обширной физической программой. Данная работа посвящена первому этапу этой программы, на котором была создана экспериментальная установка и проверена реалистичность такой постановки задачи.

1. Фазовая диаграмма ядерной материи
В отличие от физики частиц высоких энергий, где рассматриваются взаимодействия кварков и глюонов в вакууме, предметом изучения релятивистской ядерной физики являются взаимодействия кварков и глюонов в среде, т.е. хромодинамика сред. Поэтому для описания состояния материи используются переменные характерные для описания сред, такие как температура, плотность, энтропия. Важнейшую роль играет так называемая фазовая диаграмма состояний ядерной материи (рис.1), переменными которой являются температура и барионная плотность. [2, 3, 4, 5]
Обычная ядерная материя, состоящая из протонов и нейтронов, имеет сравнительно небольшую плотность и температуру. При увеличении температуры и/или плотности предсказывается фазовый переход в состояние, которое характеризуется кварк-глюонными степенями свободы [6], [7], [8]. Считается, что изучение плотной и горячей ядерной материи может помочь понять суть явлений конфайнмента и нарушения киральной симметрии.[9]
При высоких температурах и малых барионных плотностях ожидается существование кварк-глюонной плазмы, для поиска и изучения которой создаются ионные ускорители высоких энергий, такие как RHIC [10] (лаборатория Ферми, США) и LHC (LHC, ЦЕРН). Установки STAR, PHENIX и ALICE пытаются с помощью высоких энергий ионных пучков (л[Б > 1 ТэВ) достичь состояния, в котором находилась Вселенная на ранних стадиях развития.
Гипотеза о существовании кварк-глюонной плазмы стимулировала теоретическое изучение фазовой диаграммы и привела к её существенному усложнению. По современным представлениям при высоких температурах и малых плотностях происходит фазовый переход второго рода (кроссовер [7], [11]). В то врет как при умеренных плотностях переход первого рода по-прежнему считается возможным [12], и предсказывается существование критической точки [13]. В эту область предлагается проникнуть, используя установку СВМ, проектируемую в рамках проекта FAIR [14] на ускорителе SIS 300( л/*У ~25ГэВ).
При увеличении барионной плотности фазовый переход происходит путём перекрытия нуклонов (или кварковых мешков), кварки становятся неизолированными, они находятся в среде, в поле множества других кварков и глюонов[ 15].
Ядерная материя с подобными свойствами, возможно, существует в коре нейтронных звёзд, где высокая плотность достигается с помощью гравитации [16]

GEANT3 code of primary
[GEANT3 code of secondary
10 :
5 10 15
Рисунок 25 Распределения по типу частиц (слева - первичные частицы, справа - вторичные, попавшие в аксептанс установки) для реакции С+Ве, при Т/А=4.0.