Исследование рождения Л0 гиперонов при глубоко-неупругом рассеянии позитронов на нуклонах в эксперименте "ГЕРМЕС"

• Автор: Нарышкин, Юрий Германович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 90 с. : ил

Введение З
1. Глубоко-неупругое рассеяние позитронов на нуклонах
2. Фрагментация
3. Обзор экспериментальных данных
4. Эксперимент HERMES
Глава 1. Исследование дифференциальных эффективностей и относительной выстройки пропорциональных камер
1. Пропорциональные камеры
2. Процедура относительной выстройки пропорциональных камер
3. Исследование дифференциальных эффективностей ПК
4. Исследование импульсного и углового разрешения треков, реконструированных с помощью пропорциональных камер
Глава 2. Функция фрагментации D*
1. Процедура получения функции фрагментации
2. Учет аксептанса
3. Экспериментальный набор данных и селекция Л° событий
4. Монте-Карло моделирование
5. Переопределение переменной
6. Функция фрагментации ' 7. Исследование систематической ошибки
Глава 3. р^-распределения для Л°-гиперонов, Кй3- мезонов и заряженных пионов
1. Источники поперечного импульса
2. Получение экспериментальных р^-распределений
3. Монте-Карло анализ р^-распределений
4. Сравнение экспериментальных р^-распределепий с результата-
ми, полученными в Корнельском университете и в коллаборациях FNAL и ЕМС
Заключение
Список цитируемой литературы

Введение
1. Глубоко-неупругое рассеяние позитронов на нуклонах
Исследования спиновой структуры нуклонов, а также процессов фрагментации кварков в адроны, относятся к наиболее актуальным задачам в физике элементарных частиц. Интерес к изучению спиновой структуры нуклона возник в связи с проблемой ’’спинового кризиса”. В настоящее время проведено большое количество экспериментов, посвященных исследованию структуры нуклонов, в то же время процессы фрагментации кварков в адроны являются недостаточно хорошо изученными. Структуру нуклонов изучают в реакциях глубоко-неупругого рассеяния. Исследование процессов фрагментации проводится в экспериментах по глубоко-неупругому рассеянию, е+е ~ - а н н и г и л я ц и и и в адрон-адронных взаимодействиях. В каждом из упомянутых выше экспериментов процессы фрагментации имеют свои особенности. Для формирования полной картины фрагментации кварков в адроны необходимо знать результаты таких исследований во всех трех типах экспериментов. К настоящему времени накоплено большое количество экспериментальных данных по фрагментации кварков в адроны в е+е_-аннигиляции и адрон-адронных взаимодействиях. В то же время, подобных данных, полученных при ГНР пептонов на нуклонах, для анализа процессов фрагментации имеется недостаточно.
Реакции глубоко-неупругого рассеяния заряженных лептонов на нуклонах. Глубоко-неупругим рассеянием {ГНР) называют такие процессы, при которых квадрат переданного четырех-импульса от лептона к нуклону велик [1]. В первом порядке теории возмущений квантовой электродинамики процессы ГНР заряженных лептонов описываются как обмен виртуальным фотоном (рис. 1), при этом, виртуальный фотон взаимодействует с составляющими нуклон кварками, делая тем самым процессы ГНР важным инструментом для изучения структуры нуклонов. Считается, что фотон поглощается кварком, кварк получает энергию, после чего начинается процесс фрагментации кварка в адроны. Таким образом, ГНР состоит из двух подпроцессов: рассеяние лептона на кварке и последующей фрагментация кварка, и эти два процесса факторизованы. Процесс фрагментации не может быть рассчитан методами (теории возмущений) КХД и его описание происходит с использованием феноменологических

Рис. 1: Диаграмма процесса глубоко-неупругого рассеяния.
моделей.
В инклюзивных реакциях регистрируется только рассеянный позитрон:
I + N 1‘ + X, (1)
где I - начальный (пучковый) лептон, рассеивающийся на нуклоне Ё, I' - рассеянный лептон, X - конечные адронные состояния, образующиеся в результате фрагментации кварков.
Введем следующие обозначения (рис. 1): к = (Е,к) - четырех -импульс налетающего лептона, к' — (Ё, к) - четырех -импульс рассеянного лептона, в -угол рассеяния лептона в лабораторной системе, Р - четырех -импульс нуклона-мишени, М - его масса, и д — к — к' - четырех -импульс виртуального фотона (7*). Процесс инклюзивного ГНР лептонов на нуклонах определяется через переменные, описанные в табл. 1. При фиксированной энергии пучка Е кинематику ГНР неполяризованных частиц полностью можно описать набором из двух переменных.
Процессы ГНР описываются в рамках кварк-партонной модели. Кварк-партонная модель - это модель, основанная на предположении, что кварки являются точечными безмассовыми составляющими нуклона [2]. В пределе больших <Э2 (т.е. при <22 —> оо) время взаимодействия виртуального фотона с нуклоном мало и длина волны виртуального фотона становится сравнительно меньше внутриядерных расстояний (расстояний между кварками-партонами),

4. Исследование импульсного и углового разрешения треков, реконструированных с помощью пропорциональных камер
Короткие треки играют важную роль для анализа событий с рождением Л°-гиперонов. Пион, образованный при распаде Л°-частицы, имеет меньший импульс чем протон, и часто (приблизительно в 50% случаев), проходит только через переднюю часть спектрометра и пропорциональные камеры, после чего, из-за сильного отклонения магнитным полем ’’вылетает” из установки и его трек может быть реконструирован только с использованием ПК. Оценка вклада таких событий была сделана с помощью Монте-Карло моделирования, рис. 15. По горизонтальной оси на рис. 15 отложен импульс пионов, образо-

0.5 1 1.5
Р„ веУ/с
Рис. 15: Вклад коротких треков при реконструкции Л° событий. Результат получен с помощью Монте-Карло моделирования.
ванных при распаде Л°-гиперонов, а по вертикальной оси отложено отношение: К ~ (-^кор. + ^длин.)/^Уцлин. где ^длин. - число Л°-гиперонов, реконструированных с использованием только длинных треков, а А^ор. - число Л°-гиперонов, реконструированных с помощью треков, среди которых по крайней мере один -короткий. Как видно из этого рисунка, короткие треки дают наибольший вклад при малых значениях импульса пиона (до 1.5 ГэВ).
Исследование импульсного и углового разрешения треков, реконструиро-