Комптоновское рассеяние в прецизионных экспериментах на электрон-позитронных коллайдерах

• Автор: Мучной, Николай Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 216 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Комптоновское рассеяние
§1.1. Кинематика
§1.2. Сечения рассеяния
§1.3. Свойства рассеянных частиц
Глава 2. Лазер как источник монохроматического излучения
§2.1. Монохроматичность
§2.2. Распространение лазерного излучения
§2.3. Интенсивность рассеяния (светимость)
§2.4. Энергетическое распределение фотонов на краю спектра
Глава 3. Полупроводниковый НРСе детектор
§3.1. Обзор
§3.2. Калибровка энергетической шкалы
Глава 4. Измерение энергии пучка в экспериментах с детектором КЕДР
§4.1. Установка РОКК-1М
§4.2. Общее описание метода
§4.3. Измерение энергии пучка
§4.4. Эксперименты с детектором КЕДР
Глава 5. Применение методики на других установках
§5.1. Измерение энергии пучка на накопителе ВЭПП-
§5.2. Измерение энергии пучка коллайдере ВЕРС-ІІ

§5.3. Проект для ВЭПП-2
Глава 6. Калибровка детекторов
§6.1. Система регистрации рассеянных электронов детектора КЕДР 149 §6.2. Прототипы ЬКг и СвЦТІ) калориметров
Глава 7. Измерение энергии пучка магнитным спектрометром с лазерной калибровкой
§7.1. Поиск новых методов измерения энергии
§7.2. Проект эксперимента на ВЭПП-4М
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература
ВВЕДЕНИЕ
В начале 20-го века проводились многочисленные исследования взаимодействия рентгеновских лучей с веществом. Было обнаружено, что пучок рентгеновских лучей способен выбивать из атомов электроны, при этом происходит рассеяние лучей на большие углы, а длина волны рассеянных лучей увеличивается. В классической электродинамике рассеяние электромагнитной волны на заряде (томсоновекое рассеяние) не приводит к изменению длины волны. Объяснение экспериментальных наблюдений было найдено и опубликовано Артуром Комптоном в 1923 году [1], на основе квантования электромагнитного поля и кинематических уравнений релятивистской теории. Через несколько месяцев аналогичные результаты были независимо получены и опубликованы Питером Дебаем [2]. В 1929 году Оскар Клейн и Йошио Нишина опубликовали работу [3], в которой рассчитали дифференциальное сечение процесса комптоповского рассеяния в низшем порядке квантовой электродинамики. Формула Клейна-Нишины стала одним из первых практических результатов применения вычислительного аппарата КЭД, который впоследствии был полностью подтверждён экспериментальными работами.
В 1963 году Ф.Р. Арутюияном и В.А. Туманяном [4] и, независимо, Р. Мильбурном [5], было предложено использовать обратное комптоповское рассеяние (ОКР) монохроматического лазерного излучения па релятивистском электронном пучке для получения интенсивных пучков 7-квантов высоких энергий. Первым источником пучка гамма квантов, полученных методом ОКР, являлась созданная в 1978 году установка ЬАБОМЕ на накопительном кольце АБОКЕ во Фраскати [6]. В начале 1980-х гг. было предложено использовать ОКР для получения встречных е7 и 77 пучков на линейных

• <уе- продольный размер пучка;
• а£ - разброс энергии в пучке;
• £, — энергия и средняя энергия частиц;
• (е — £о)/£о • Ф($) ~ сдвиг по х за счёт дисперсионной функции ф. Распределение пучка электронов записывается как
Здесь .хп и .го зависят от 5 и показывают возможный сдвиг между осями пучков электронов и фотонов. Сдвиг может появиться за счёт неточной выставки пучков или ненулевого угла столкновения.
2.3.1. Непрерывный лазер
В выражении (2.12) мы намеренно опустили множитель описыва-
ющий продольное распределение плотности электронного пучка. При рассмотрении взаимодействия электронного пучка с излучением непрерывного лазера, можно считать что продольное распределение плотности электронов эквивалентно Ффупкции. В наших рассуждениях мы полагаем, что движущиеся практически навстречу друг другу пучки фотонов и электронов могут взаимодействовать на некотором геометрически ограниченном отрезке вдоль оси й. Пусть С - длина этого отрезка. Наблюдая за ситуацией из лабораторной системы отсчёта становится очевидно, что количество фотонов, мимо которых пролетает электронный пучок, равно 2С х прн- Другими словами, плотность фотонной мишени в системе отсчёта электронного пучка, в два раза выше, чем для наблюдателя в лабораторной системе.
(2.12)