Изучение взаимодействия заряженных пионов с протонами и ядрами при промежуточных энергиях

• Автор: Патаракин, Олег Октябревич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 60 с. : ил; 19х14 см

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Изучение физики адронных процессов было и остается одной из наиболее актуальных задач физики сильных взаимодействий. Особую роль во взаимодействии адронов играет пионное взаимодействие. Пион является самым легким и простым (безсшшовым) адроном, и информация о процессах взаимодействия пионов с адронами и легкими ядрами дает возможность получить фундаментальные константы связи сильновзаимодействующих частиц, а также служит инструментом для проверки теоретических подходов. Большой интерес представляют данные о взаимодействиях пионов при промежуточных н околопороговых энергиях, необходимые для сравнения с расчетами КХД при низких энергиях, предсказаниями моделей с нарушенной игральной симметрией и др. Эти данные входят в расчеты многих других процессов, в которые составной частью входят пион-нуклонные и пион-ядеряые взаимодействия.
В настоящей работе исследованы два аспекта физики пионов при промежуточных энергиях. Актуальность проблемы их изучения связана с поиском путей построения теории сильных взаимодействий.
Первым из них является пион-пионное взаимодействие. Важность изучения физики пион-пиенных взаимодействий определяется тем, что
вклад 471-вершины входит практически во все адронные процессы, и
поскольку К'-мезон - ядерный квант, то величина этого вклада весьма значительна.
В отсутствие гшонных встречных пучков или пионных мишеней
получение прямой экспериментальной информации о 7Г7С-взаимодействии невозможно, и все сведения о нем получают только косвенными методами. До настоящего времени исследование процессов пионообразования при взаимодействии пиона с нуклоном остается
основным источником информации о 71 Л-параметрах и единственным, позволяющим изучать это взаимодействие во всей области энергий.
:ет отметить, что 7Т7С-рассеяние изучается уже более 30 лег, однако : ;>яа экспериментальных данных весьма противоречива. В немалой .едя это было связано с тем, что область околопороговых энергий для
, зеев типа 7Ш—>717СЫ оставалась слабо изученной. Вместе с тем
сяно околопороговое поведение ТТЛ фаз рассеяния, и в особенности
значения длин рассеяния, позволяют в принципе ответить на вопросы, связанные со степенью нарушения киральной симметрии и провести выбор конкретных теоретических моделей. Так, например, недавний прогресс в развитии моделей с нарушенной киральной симметрией (СЬРТ) и обобщенной киральной симметрией (ССйРТ), приводящих, в частности, к различным выводам о массах кварков и величине скалярного кваркового конденсата, вновь потребовал точного знания длин пион-пионного рассеяния.
До недавнего времени точные данные о ЯЯ-взаимодействии вблизи порога практически отсутствовали, а совместная обработка большого массива имеющихся данных из различных экспериментов в рамках единого реалистичного подхода не была проведена.
Осуществление экспериментов по изучению процессов Яр—»ЯЯп на мезонной фабрике ТМиМИ, Канада, предоставило возможность провести необходимые исследования.
К этому направлению относится и часть работы, посвященная процессам пионообразования при взаимодействии пиона с ядерной мишенью. Полученные результаты позволяют говорить о заметном отличии пион-пионного взаимодействия в вакууме и в ядерной среде.
Второй аспект физики пионов, исследовавшийся в представленной работе, связан с процессами двойной перезарядки пионов при взаимодействии с ядрами гелия. До настоящей работы надежные данные о таких процессах при околопороговых энергиях практически отсутствовали. Проведенные исследования позволили изучить вопросы, связанные с возможным существованием ряда резонансных структур и глубже понять динамику адрон-адронного взаимодействия.
Целью данной диссертации является исследование процессов пионообразования при взаимодействии заряженных пионов с протонами и
ядрами, изучение реакции ТШ —> ЯЯЫ при околопороговых и
промежуточных энергиях; определение параметров л:71-взаимодействия, изучение процессов двойной перезарядки пионов на ядрах гелия
3Не(71+, 71') и *Не(Я+, 71') для исследования возможного су ществования резонансных структур.
Научная новизна работы
1. Впервые в рамках единой методики и одного эксперимента проведен анализ 4-х каналов реакций Я*р —> Я1 Я N энергетически-зависимым
эксперимента, описанного в разделе 5.2, полное сечение реакции определялось экстраполяцией измеренных дважды дифференциальных
распределений й2 СТ/йГ2 йр. Следует отметить, что данные для реакции двойной перезарядки на ядрах гелия-3 ниже 120 МэВ до настоящей работы отсутствовали.
Результаты измерения сечения реакции 3Не(л ,я+п) представлены на рис.21. Сплошная кривая - расчет по СМДП-модели, пунктирная -первоначальное предсказание й'-модели. Штрих-пунктирная линия -расчет для механизма й’-рождения с учетом подавления из-за абсорбции,
й’Ы —> NN>1 (вместо обычного распада сГ —> 71КМ). Точечная кривая -некогерентная сумма СМДП н й’-механизма с учетом абсорбции.
5.5. Выводы и заключения.
В настоящей главе представлены результаты систематического изучения процесса двойной перезарядки пионов на ядрах гелия-3 и гелия-4 вблизи порога образования сГ -резонанса. В инклюзивной и полуэксклюзивной постановках эксперимента получены полные сечения реакции, а также дифференциальные сечения и спектры инвариантных масс. Данные по реакциям 4Не (тС.я'рр) и 3Не (я',7г+п), так же как полные измеренные сечения на гелии-3, не показывают ожидаемого сигнала от й’-резонанса. Это свидетельствует о существенной переоценке возможного вклада от й’ в реакцию двойной перезарядки на ядрах гелия. Возможной причиной расхождения может быть недооценка конкурирующего
абсорбционного механизма й’Ы —> N№4.
Модель СМДП дает качественное описание многих полученных экспериментальных данных, но не описывает 4Не(ття) полных сечений. Не удается в рамках этой модели описать количественно и импульсные распределения пионов для 4Не(л4,л‘) и 3Не (п.п:*) реакций. Таким образом, ни одна из моделей не описывает удовлетворительно полученные экспериментальные распределения. Введение возможного вклада от й’-резонанса улучшает описание данных, что может свидетельствовать в пользу существования этого резонанса.
Следует выразить надежду, что полученные в представленной работе экспериментальные данные по изучению процессов двойной перезарядки на легчайших ядрах при низких энергиях, дополняющие имеющиеся в мире данные по таким процессам, послужат стимулом для дальнейшего развития микроскопических теорий и лучшему пониманию механизмов реакции.