Исследование фоторождения π и η мезонов на протоне и дейтроне в области энергий гамма-квантов 700-1500 МэВ

• Автор: Мушкаренков, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

1 Фоторождение мезонов в области нуклонных резонансов

1.1 Теория

1.1.1 Изоспиновые амплитуды

1.1.2 Мультипольний анализ

1.2 Эксперимент

1.2.1 Фоторождение г-мезонов

1.2.2 Фоторождение ц-мезонов

1.2.3 Фоторождение пар ятя

2 Установка
2.1 ESRF

2.2 Пучок 7-квантов

2.2.1 Кинематика обратного комптоновсцого рассеяния
2.2.2 Получение пучка 7-квантов
2.2.3 Измерение энергии 7-квантов
2.2.4 Монитор пучка 7-квантов
2.3 Мишень
2.4 Детектор LAGRAN7E
2.4.1 Плоские пропорциональные камеры
2.4.2 Двойная стена из пластиковых сцинтилляторов
2.4.3 Детектор ливней
2.4.4 Цилиндрические пропорциональные камеры
2.4.5 Цилиндричекий детектор из тонкого пластикового сцинтиллятора («Barrel»)
2.4.6 BGO-калориметр
2.4.7 Вето детектор
2.5 Система сбора данных
2.5.1 Общее описание
2.5.2 Формирование триггеров записи событий
2.6 Организация анализа данных
2.6.1 Экспериментальные данные
2.6.2 Моделирование
3 Эффективность регистрации нейтронов
3.1 Моделирование
3.2 Эксперимент
3.3 Результат
3.3.1 ЕЮО-калориметр
3.3.2 Детектор ливней
4 Анализ реакций
4.1 Общие определения
4.1.1 Вычисление сечений
4.1.2 Вычисление эффективности регистрации реакции и её применение к экспериментальным данным
4.2 Фоторождение 77-мезонов на дейтроне
4.2.1 Отбор событий и идентификация каналов
4.2.2 Коррекция углов вылета частиц и вычисление эффективной энергии налетающих 7-квантов
4.2.3 Эффективность регистрации
4.2.4 Вычисление дифференциальных и полных сечений
4.3 Когерентное фоторождение я0 мезонов на дейтроне
4.3.1 Отбор событий
4.3.2 Эффективность регистрации
4.3.3 Оценка полного сечения
4.4 Реакция 7р —> я°я+п
4.4.1 Отбор событий
4.4.2 Эффективность регистрации
4.4.3 Распределения инвариантных масс я+7т°, я+п, я°п
4.4.4 Вычисление сечения, интегрированного в аксептансе детектора ЬАОНА^Е
Заключение

Целью настоящей диссертационной работы является получение новых данных о процессах фоторождения 7Г и г мезонов на протоне и дейтроне в области энергий гамма-квантов 700-^-1500 МэВ. Работа выполнена на установке СБААЬ, расположенной в Европейском Центре Синхротронного Излучения (ЕЗИР). Для получения пучка 7-квантов используется метод обратного комптоновского рассеяния. Благодаря этому методу пучок 7-квантов обладает достаточно высокой энергией и интенсивностью, низким уровнем фона и высокой степенью поляризации. Детектор БАИБА^Е установки ИБААБ, разработанный для таких исследований, имеет большой телесный угол (~ 3.87г) и высокую эффективность регистрации продуктов реакций, что позволяет качественно проводить исследования фоторождения мезонов.
Изучение процессов фоторождения мезонов является одним из инструментов в исследовании структуры нуклона. Полное сечение фотопоглощения на нуклоне имеет резонансную структуру, которая свидетельствует о наличии возбуждённых состояний нуклона (нуклонных резонансов). Знание свойств нуклонных резонансов является ключом к пониманию структуры самого нуклона. Испускание мезонов является основным каналом перехода нуклона из возбуждённого состояния в основное. Характерное время протекания таких процессов составляет ~ 10~24 сек (сильное взаимодействие), что соответствует неопределённости в наблюдаемой энергии возбуждения около нескольких 100 МэВ. При этом различие в массе разных нуклонных резонансов может составлять ~ 10 МэВ, что приводит к сильному перекрытию в наблюдаемом энергетическом спектре. Фоторождение мезонов может происходить и без возбуждения нуклонных резонансов (например, через обмен векторными мезонами), что вносит дополнительный

3.2 Эксперимент
Глава 3. Эффективность регистрации нейтронов
нейтрона в детекторе ливней:

Данные из второй серии анализировались по алгоритму, разработанному для анализа экспериментальных данных, который описан в следующем параграфе.
3.2 Эксперимент
Для экспериментального определения эффективности регистрации нейтронов, требуется «пометить» часть нейтронов, летящих в ЕЮО-калориметр, используя одну из реакций, и определить, какая часть «помеченных» нейтронов была зарегистрирована детектором. Для данной задачи была выбрана реакция 7р —> 7г+п. Данная реакция обладает большим сечением (по сравнению с другими каналами) и подходящим угловым распределением (так как большинство нейтронов вылетают в направлении регистрации ВСО-калориметром). Простая двухчастичная кинематика позволяет сделать достаточно точное разделение между событиями в ВСО-калориметре, индуцированными нейтронами и 7-квантами (образующихся в других каналах) и позволяет нам «пометить» нейтроны наилучшйм способом. Другие реакции подходят меньше. Например, реакция 7р —► 7г°7г+п не подходит из-за меньшего сечения и углового распределения, при котором большая часть помеченных нейтронов летит в переднем направлении. Более того, сложное конечное состояние (три частицы) осложняет разделение нейтронов и 7-квантов (от распада я0) в ВСО-калориметре. В случае дейтронной мишени, реакции 7^ —* рп и 7с1 —» 7Г°п(р) могли бы быть так же использованы для расчёта эффективности. Однако, реакция фоторасщепления дейтрона имеет предельно маленькое сечение, осложняющее её выделение из фона других реакций. Вторая реакция имеет сложное конечное состояние, которое может сопровождаться перераСсеянием частиц в конечном состоянии, что делает практически невозможным точное извлечение эффективности регистрации нейтрона.