Измерение сечений комптоновского рассеяния на протоне в широком диапазоне углов и энергий

• Автор: Лисин, Валерий Павлович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил

Оглавление
Введение

1 Основные черты теории и экспериментов по комптонов-скому рассеянию

1.1 Дисперсионные соотношения

1.2 Кинематика реакции

1.3 Основные черты экспериментов по комптоновскому рассеянию

1.4 Спектрометр CATS

1.5 Спектрометр СОРР

2 Оборудование эксперимента LARA

2.1 Электронный ускоритель и система мечения

2.2 Мишень и детектирующая система

2.2.1 Детекторы фотонного плеча
2.2.2 Многопроволочные пропорциональные камеры
2.2.3 Триггерные детекторы
2.2.4 Детекторы времени пролета
2.3 Электроника эксперимента
3 Обработка экспериментальных данных
3.1 Определение числа фотонов в пучке
3.2 Хорошие и фоновые события
3.2.1 Вычрттание фоновых событий

3.3 Определение пути и времени пролета протона
3.4 События с несколькими сработавшими ЬС-детекторами
3.4.1 Определение привязки Х-триггера
3.4.2 Отбор кластеров
3.5 УЕТ О-детекторы
3.6 Отбор треков протонов
3.7 Основной алгоритм обработки события
3.8 Подсчет комптоновских событий
4 Вычисление сечений, моделирование эксперимента и калибровки детекторов
4.1 Учет эффективности детекторов
4.2 Моделирование эксперимента
4.3 Алгоритмы калибровки
4.3.1 Энергетическая калибровка ЬС детекторов
4.3.2 Калибровки сцинтилляционных детекторов
4.3.3 Определение эффективности проволочных камер
4.4 Уточнение геометрии эксперимента
4.5 Вычисление сечений
5 Результаты и обсуждение
5.1 Сравнение с другими экспериментами
5.2 Интерпретация измеренных сечений
Заключение
Литература

Введение
Изучение структуры нуклона остается в настоящее время одной из главных задач физики промежуточных энергий. Наиболее точным инструментом для решения этой задачи служит рассеяние фотонов и электронов на нуклоне, в том числе упругое, или комптоновское, рассеяние фотонов1.
Открытие А. Комптоном в 1923 году эффекта рассеяния фотонов на электронах и его объяснение на основе законов сохранения энергии и импульса в упругом столкновении светового кванта с электроном явилось одним из ключевых моментов в развитии современной физики. Расчет сечения комптоновского рассеяния с учетом спина электрона Клейном и Нишиной (1929 г.) стал одним из учебных примеров применения квантовой электродинамики. Как инструмент исследования, эффект Комптона широко используется в химии, атомной физике и физике твердого тела.
Несмотря на значительные экспериментальные трудности, связанные с малостью сечения и присутствием фоновых реакций, комптоновское рассеяние уже около сорока лет используется и для изучения структуры нуклона. Началом использования упругого рассеяния фотонов в ядерно-фи-зических исследованиях можно считать опубликованную в 1949 г. работу Поуэлла [1], впервые рассмотревшего влияние аномального магнитного момента на сечения комптоновского рассеяния на протоне. В этой работе в борновском приближении было получено сечение упругого рассеяния фотона с энергией и на частице с зарядом е, массой М, спином 1/2 и
1 Результаты экспериментов с электронами и фотонами легче поддаются теоретической интерпретации, поскольку взаимодействие пробной частицы и мишени является чисто электромагнитным.

СОРР [75], описаного во введении к диссертации. Детекторы объединены в сборки по 3 (горизонтально) х 5 (вертикально) и располагаются по окружности на расстоянии 200 см от центра мишени до входной плоскости детектора. С фронтальной стороны каждая из десяти сборок детекторов защищена от фона заряженных частиц VETO-детектором из пластического сцинтиллятора (NE110) размером 45 см х 75 см х 1 см, просматриваемым сверху и снизу парой фотоумножителей. Стабильность LG-детекторов контролировалась лазерной системой калибровки [45] и индивидуальным источником света на основе сцинтиллятора с радиоактивным источником 241 Ат.
Протонное плечо эксперимента (см. рис. 2.4) образуют две многопроволочные пропорциональные камеры (WC1 и WC2), 8 триггерных детекторов (TD1 — TD8) и 43 врсмя-пролетных детектора (TOF1 — TOF43).
2.2.2 Многопроволочные пропорциональные камеры
Малая (WC1) и большая (WC2) многопроволочные пропорциональные камеры (рис. 2.5) имеют 2 анодные и 3 катодные плоскости каждая. Сигнал снимается с анодных проволочек, находящихся под нулевым потенциалом. Проволочки намотаны под углом +30° и -30° к вертикали с шагом 2,5 мм. Наклонное расположение проволочек необходимо потому, что первичный пучок фотонов проходил сквозь камеры (см. рис. 2.5), что, в свою очередь, было вызвано необходимостью регистрации протонов при малых углах вылета. Для продувки камер использовалась газовая смесь из 66.7% аргона и 33.3% изобутана {С<±Ню) при атмосферном давлении. Расход газа 2.5 мл/сек. Основные параметры малой и большой проволочных камер соответственно :