Структурные функции нуклона и определение константы сильного взаимодействия

• Автор: Кривохижин, Василий Геннадиевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 253 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Глубоко неупругое рассеяние (ГНР) заряженных лептонов д

1.1 Кинематика и сечение инклюзивного неупругого рассеяния д

1.2 Радиационные поправки к однофотонному обмену в глубоко-неупругом рассеянии мюонов Х

1.3 Вклад слабых нейтральных токов в глубоко-неупругое рассеяние мюонов щ

1.4 Теоретическое описание ГНР лептонов

1.4.1 Приближение кварк-партонной модели

1.4.2 Квантовая ХромоДинамика (КХД)

2. Постановка и проведение эксперимента

2.1 Мюонный пучок
2.2 Принцип построения спектрометра
2.3 Магнитный Тороидальный спектрометр (МТС)
2.3.1 Тороидальный магнит
2.3.2 Детекторы для измерения траектории мюонов
2.3.3 Триггерные сцинтилляционные счетчики и пучковые годоскопы
2.3.4 Система запуска спектрометра (Триггер)
2.3.5 Мишени
2.4 Калибровочные измерения
2.4.1 Калибровка магнитного поля
2.4.2 Измерение потерь энергии мюонами высоких энергий в железе
2.5 Контроль накопления экспериментальных данных
3. Обработка экспериментальной информации
3.1 Программное обеспечение эксперимента
3.2 Процедура обработки первичной экспериментальной информации
3.3 Реконструкция мюонного трека

3.3.1 Построение сегмента трека
3.3.2 Объединение сегментов в трек
3.3.3 Реконструкция параметров мюонного трека
3.4 Отбор событий ГНР
3.4.1 Классификация зарегистрированных событий
3.4.2 Процедура отбора событий
3.5 Вклад фоновых событий в эксперименте
4. Определение структурных функций
4.1 Метод извлечения структурных функций
4.2 Процедура вычисления структурных функций
4.3 Моделирование эксперимента
4.3.1 Процедура моделирования событий ГНР
4.4 Учет физических процессов при прохождении мюонов через установку
4.4.1 Потери энергии
4.4.2 Многократное кулоновское рассеяние мюонов
4.4.3 Влияние 5 - электронов и частиц адронного ливня
4.5 Вычисление эффективности установки (аксептанса)
4.6 Основные физические характеристики спектрометра
4.7 Определение потока первичных мюонов
5. Измерение структурной функции 2*2 на углеродной мушени
5.1 Отбор и статистический анализ экспериментальных событий
5.2 Окончательный отбор экспериментальных событий
5.3 Моделирование эксперимента
5.4 Структурные функции Рг и 2? на углероде
5.5 Сравнение СФ углерода с данными других экспериментов
6. Измерение структурных функций на дейтерии
6.1 Накопление экспериментальных данных

6.2 Реконструкция событий ГНР gg
6.3 Использование годоскопической информации для отбора событий
6.4 Статистический анализ информации
6.5 Окончательный отбор событий ГНР
6.6 Моделирование событий на дейтериевой мишени ЮЗ
6.7 Структурные функции F2 и R на дейтериевой мишени Ю
7. Сравнение СФ на D2 и Я2. Правило сумм Готтфрида
7.1 Отношение СФ F£/F$ и разность Ff - F£
7.2 Правило сумм Готтфрида.Асимметрия морских кварков
7.2.1 Правило сумм Готтфрида
7.2.2 Проверка правила сумм Готтфрида
7.3 Измерение асимметрии легких морских кварков в эксперименте HERMES
7.3.1 Эксперимент HERMES
7.3.2 Измерение асимметрии легких морских кварков
8. Квантовая хромодинамика (КХД) в приложении к процессу ГНР
8.1 Феноменология КХД и ее приложение к ГНР заряженных лептонов
8.1.1 Моменты структурных функций
8.1.2 Константа сильного взаимодействия
8.1.3 Аналитическое продолжение для нечетных моментов СФ
8.1.4 Теоретические неопределенности в КХД анализе данных
8.1.5 Нормировка партонных распределений
8.1.6 Пороговые эффекты
8.1.7 Коррекции на массу мишени
8.1.8 Ядерные эффекты
8.1.9 Поправки на неперх^убативные эффекты,"высшие твисты" 157 /
8.2 Методы КХД анализа структурных функций
8.3 Использование полиномов Якоби для КХД -анализа СФ

тия решения составляло 470 нсек. Поэтому была выбрана модульная система, так называемый, "распределенный триггер" (рис.2.13). Триггер отбирает события, удовлетворяющие требованию минимальной длины трека рассеянного мюона, который задается минимальным числом последовательных триггерных плоскостей, включенных в его логику и требованию о минимально допустимой "сагитте", определяемой радиусом самого внутреннего активного кольца триггерных счетчиков.
Для событий из стандартной части установки эти требования соответствуют отбору событий ГНР с переданным четырехимпульсом С}2 и поперечным импульсом Рх. выше заданных минимальных значений. Для событий из передней части установки накладываются те же самые условия запуска, но простые соотношения между геометрическими и кинематическими переменными не сохраняются.
Логически триггер был разделен на два уровня. Триггер 1-го уровня задавал условия, когда трек пересекал шесть последовательных плоскостей триггерных счетчиков, при этом допускалось отсутствие сигнала от одной из них. Для модернизированной установки (МТС2) также требовалось, чтобы среди сработавших плоскостей хотя бы одна была мозаичная триггерная плоскость. Это позволило снизить чувствительность к адронным ливням. Далее требовалось совпадение сработавших триггерных плоскостей с сигналом пучкового мюона от годоскопа Гб и отсутствие сигнала от антигало системы.
Для синхронизации сигналов с триггерных плоскостей по всей длине установки с сигналами от пучковых годоскопов и антигало системы использовался 50-омный коаксиальный кабель с воздушным изолятором ( скорость передачи сигнала по этому кабелю /3 = 0.99).
Вдоль всей установки триггер первого уровня вырабатывался семью идентичными логическими станциями, расположенными вблизи каждого супермодуля, начиная со второго.
На модернизированной установке МТС2 [34] система запуска была оборудована более развитой логической системой. Основным элементом этой системы была матрица, состоящая из схем совпадений. На матрицу поступало 8 входных сигналов и осуществлялось 12 комбинаций. Трое из этих сигналов поступают от трех плоскостей триггерных счетчиков супермодуля, соответствующего данной триггерной станции, три следующих сигнала от предыдущего и два от последующих супермодулей. Стандартным условием триггера при этом являлось совпадение сигнала "пучок-антигало"с сигналом от шести последовательно расположенных триггерных плоскостей, даже если сигнал от одной из них отсутствует: Такое условие сравнимо с условиями триггера для установки МТС1 (такая же длина трека), но дает возможность компенсировать неэффективность триггерных счетчиков, создаваемую алюминиевыми полосами, разделяющими их полукольца. Эта логика отбора событий также включалась в условия триггера 1-го уровня.
Триггер 2-го уровня формировался от сравнения сигналов, поступающих в систему управления спектрометром со всех триггерных плоскостей и быстрых сигналов пропорциональных камер. Такой триггер осуществлял подавление фоновых запусков первого уровня, возникающих из-за адронных ливней. Условия триггера второго уровня состоят в требовании срабатывания п из т > п последовательных пропорциональных камер.
Обычно набор экспериментальных данных выполнялся при условиях : п > 4 и т < 6. При этом требовалось, чтобы несработавшие камеры не были последовательно расположены друг за другом. Распределенный триггер спектрометра позволял работать при интенсивности мюонного пучка до 108 мюонов за цикл со средней дли-