Экспериментальные исследования редких распадов заряженных каонов и феноменологический анализ множественных процессов

• Автор: Чикилев, Олег Гаврилович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Цель диссертационной работы — экспериментальные исследования редких распадов каонов и феноменологический анализ множественного образования частиц.
Актуальность и научная новизна затронутых в диссертации проблем заключаются в следующем:
Исследования редких распадов открывают возможность проверки ряда предсказаний Стандартной Модели, уточнения матрицы кваркового смешивания, поисков новых типов взаимодействий и новых очень тяжёлых калибровочных бозонов, которые могут приводить к нарушениям Стандартной Модели (несохранению лептонных зарядов, появлению правых токов и другим отступлениям от V — А теории и т.д.). Массы этих новых бозонов могут быть столь велики, что они не будут рождаться даже на супер коллайдерах следующих поколений. В этом случае они могут быть обнаружены только косвенным образом при наблюдении редких аномальных распадов и новых типов слабых взаимодействий. Поэтому поиски таких явлений являются одной из самых фундаментальных проблем физики элементарных частиц.
Распады каонов представляют собой прекрасную лабораторию для исследования также сильных взаимодействий в наиболее чистых условиях, что открывает широкие перспективы для изучения КХД-эффектов, киральных пертурбативных моделей и других теорий, связанных с сильными взаимодействиями. Значение этого направления трудно переоценить из-за его связи с фундаментальной концепцией конфайнмента.
В диссертации представлено первое наблюдение радиационного распада каона К~ —> д_7г°7хл Измерены парциальные ширины распада, согласующиеся с теоретическими предсказаниями. Измеренная асимметрия в угловом распределении

отличается на два стандартных отклонения от предсказания киральных моделей.
В диссертации приведены результаты поиска легкого псевдоскалярного сголдстино в трехчастичном распаде К~ —» п~тг°Р. Сигнала образования сголдстино не обнаружено. Получены верхние границы на вероятность распада, ~ 10-5 в интервале эффективных масс тр от 0 до 200 МэВ. Интерес к подобным поискам связан и с недавним наблюдением узкого димюонного сигнала Сотрудничеством НурегСР в распаде £+ —> в
районе 214 МэВ.
На установке ИСТРА+ были проведены пучковые испытания прототипа мюонной вето системы (МВС), предназначенной для подавления мюонного фона при исследованиях уль-траредкого распада К+ —> тг+иТУ. В диссертации прдставлены результаты анализа данных испытаний. Измеренные уровни подавления мюона ~ 6.0 х 10-6 удовлетворяют требованиям эксперимента. £
В диссертации также представлен феноменологический анализ множественных процессов. Актуальность такого анализа связана с отсутствием теорий сильных взаимодействий, дающих прямые предсказания для эксперимента, а существующие Монта-Карло модели имеют очень большое число юстируемых параметров.
Проведён феноменологический анализ распределений по множественности в широком диапазоне энергий. Для процессов е+е" аннигиляции в адроны и лептон-нуклонного рассеяния получено хорошее описание модифицированным отрицательным биномиальным распределением. Для мезон-протонных и протон(антипротон)-протонных взаимодействий получено хорошее описание с помощью суммы Пуассоно-подобных распре-

делений.
При исследовании тг+р, К+р и рр-взаимодействий в эксперименте НА22 на Европейском Гибридном Спектрометре (ЕГС) показано, что максимальная плотность заряженных частиц в заданном интервале быстрот линейно растет с ростом множественности, не зависит от типа пучковой частицы и практически не зависит от энергии. Обнаружено аномальное тг+р-событие с 10 заряженными частицами внутри очень узкого интервала быстрот.
Проведён анализ инклюзивного образования дейтронов во всаимодействиях К+ и 7Г+ мезонов с ядрами алюминия и золота при 250 ГэВ/с.
Практическая ценность диссертационной работы определяется тем, что описанные в ней результаты могуть быть использованы при планировании будущик экспериментов. Например, результаты тестов прототипа МВС уже использованы при подготовке эксперимента НА62 в ЦЕРНе. Данные результаты могут быть использованы и в дальнейшем развитии теорий и теоретических моделей.
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы.
В первой глае представлено первое наблюдение радиационного К~3 распада.
Вторая глава посвящена результатам экспериментальных поисков сголдстино.
В тртьей главе описан анализ тестов прототипа МВС.
Четвёртая глава посвящена феноменологическому анализу распределений по множественности заряженных частиц.
В разделе 4.1 описано общее решение для ветвящегося по-цесса чистого рожденя с возможностью множественного об-

та88 т(Р), СеУ/с
Рис. 2.6: Число 7Г°, полученное при подгонке спектров эффективной массы 771(77) Для соответствующих интервалов недостающей массы тр. Кривая показывает результат подгонки в предположении тр = 185 МэВ/с2 .