Изучение ηη-системы в π-ρ- и K-ρ-реакциях на модернизированной установке ГАМС-4π

• Автор: Колосов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 46 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Развитие экспериментальной установки. Детектор SAD
1.1 Калориметр SAD-G0
1.1.1 Калибровка калориметра SAD
1.1.2 Измерения миогофотонных событий
1.2 Калориметр SAD
1.2.1 Конструкция и характеристики калориметра SAD
1.2.2 Процедура калибровки
1.2.3 Измерение событий зарядово-обменной реакции с образованием
7Г°- и ц-мезонов
2 Изучение г/т/-системы в зарядово-обменной 7г~р-реакции
2.1 Отбор событий
2.2 Эффективность регистрации и аппаратурное разрешение установки
2.3 Спектр эффективных масс и угловые распределения
2.4 Масс-независимый ПВА
2.5 Масс-зависимый ПВА
2.6 Обсуждение результатов
3 Наблюдение резонанса /2(1525) в системе щв А-р-взаимодействиях при 32.5 ГэВ/с
Заключение
Список литературы
Список иллюстраций
Список таблиц
Приложение А

Введение
В конце 80-х годов была проведена существенная модернизация установки ГАМС. Базовый многофотонный спектрометр ГАМС-2000 был дополнен широкоапертурным детектором фотонов ІИАД. Была полностью переделана охранная система из свинцового стекла, расположенная вокруг жидководородной мишени. Во второй половине 90-х центральная часть спектрометра была дополнена детектором из тяжелых кристаллов. Этому предшествовали измерения и исследования прототипов кристаллического детектора, которые вошли в настоящую диссертацию. Значительные улучшения были внесены в систему сбора данных установки. Модернезированная установка получила название ГАМС-4/г. В период с 1991 года по 2002 год на установке было проведено шесть физических сеансов при импульсе пучка 32.5 ГэВ/с. Отметим, что более 2/3 статистики было набрано в двух сеансах 2002 года. В 2004 году на установке был проведен последний сеанс.
Рекордная статистика, набраная на установке ГАМС-4/г, вместе с новым качеством данных явилась основанием для обращения к уже исследованным нейтральным системам. В диссертации представлены данные, полученные при изучении системы из двух //-мезонов. Система щ изучалась в нескольких экспериментах с целью поиска экзотических состояний. Интерес к этой системе был вызван тем, что, согласно теоретическим представлениям, глюонные состояния имеют интенсивную моду' распада в щ [1]. Наличие только четных волн в системе щ заметно упрощает процедуру парциально-волнового анализа (ПВА).
Более 20 лет назад в результате изучения ////-системы в зарядово-обменной тг~р-реакцни был обнаружен кандидат в скалярные глюболы - С//о(1590)-мезон [2,3]. Наблюдение С-мезона в ////-системе в реакции центрального образования [4, 5] подтвердило гипотезу о том, что это состояние может иметь существенную глюонную составляющую. Позднее это состояние, обозначенное как /о(1500)-мезон [6], было обнаружено и в других реакциях (р/1-ашіигиляцпя, радиационные распады J/ф), в которых ожидалось усиленное образование мезонов, обогащенных глюонами. Все это позволяет считать /о(1500) серьезным кандидатом в глюболы.
Еще одно состояние в системе щ, которое, вероятно, также имеет экзотическую природу, - /о(1710)-мезон. Этот резонанс наблюдался во многих экспериментах, ио его спин долгое время оставался неопределенным (рассматривалось два возможных значення 7 = 0 и 2). Наблюдение /о(1710) как скалярного состояния в радиационных распадах .7/ф [7], а также данные эксперимента VA102 для 7Г+7Г_- и К+К~-систем однозначно позволили установить скалярную природу //(1710)-мезона [8,9]. Впервые наблюдение ,/д(1710) в щ-системе и определение его спина Ф = 0 было заявлено экспериментом УА102 [10]. Надежное наблюдение в реакции центрального образования

цц-системы двух скалярных состояний, /о(1500) и /о(1710), а также незначительный вклад в спектр масс сигнала от /2(1525)-мезона позволяют сказать, что больше нет аргументов против расщепления сигнала от С?//0(1590) на два состояния. Действительно, основной аргумент против такого расщепления [11] был основан на допущении, что надежный пик, наблюдаемый в спектре масс Ai?-системы в эксперименте WÀ76 [12] принадлежит /о(1525)-мезону. Это допущение противоречит данным эксперимента WA102. Наличие двух узких скалярных состояний, параметры которых согласз'ются с вычислениями на решетках для массы глюбола в области 1.6 ГэВ, требует дальнейшего изучения цц-системы.
Тензорный сектор также вызывает интерес. В 7777-системе в центральном рождении был обнаружен /2(2175)-мезон - кандидат в тензорные глюболы [4,5,10]. Согласно вычислениям на “решетках” масса самого легкого тензорного глюбола должна находиться в районе 2200-2300 МэВ [13,14]. Другое состояние /2(1810), наблюдаемое в одном из решений [3], можно ассоциировать с сигналом, видимым в 47г°-системе в зарядово-обменной реакции [15] и в реакции центрального рождения [16].
Еще одним важным направлением в мезонной спектроскопии является изучение состоянии с высокими спинами. Сотрудничеством ГАМС были открыты и изучены два таких состояния: а4(2020) и /6(2520)-мезоны [6]. До настоящего времени не существовало экспериментальной информации об rjrj-системе в области больших масс. Изучение этой области является одной из главных задач настоящей работы. Ранее эта реакция не изучалась. Данный эксперимент был выполнен на спектрометре ГАМС-47Г 70-ГэВ протонного ускорителя ИФВЭ. Оба 77-мезона регистрировались в моде распада на два 7-кванта. Интерес к /777-системе вызван тем, что экзотические, прежде всего глюонные состояния, могут иметь интенсивную моду распада по этому каналу. Получение данных в реакциях с каонамн может оказаться весьма полезным для изучения природы образующихся резонансов.
Целью диссертации является модернизация центральной части установки ГАМС-4-7Г добавлением электромагнитного детектора под малыми углами SAD (Small Angle Detector) на основе кристаллов вольфрамати свшща(РУО), изучение характеристик кристаллического детектора и исследование на модернизированной установке щ- системы в 7Г—-пучке на качественно более высоком, чем в предыдущих работах, уровне точности. Рекордная статистка эксперимента позволила впервые исследовать образование щ- системы в А'_-пучке.
Научная новизна диссертации. Впервые в составе физической установки был использован многоячеистый калориметр из кристаллов PWO. Высокая статистическая обеспеченность эксперимента позволила на новом уровне провести парциальноволновой анализ системы щ, образующейся в зарядовообменной реакции в 7г~-пучке. Измерены сечения рождения резонансов. В 5-волне в районе Ц(1590)-мезона удалось разделить два частично перекрывающихся состояния: /о(1500) и /0(17Ю). В J-волне обнаружено широкое состояние с массой 3150 ± 150 МэВ и шириной 700 ± 150 МэВ. В К~-пучке образование цц-системы было изучено впервые. В спектре эффективных масс 7/)7-спстемы наблюдается /2(1525)-резонанс при низком уровне фона. Определено отношение вероятностей распада /2(1525)-мезона на Г)Г) и КК: R = 0.119 ±0.015(sioi) ±0.036(s?/st), что согласуется с табличным значением для этой величины. Эти данные представляются существенным дополнением к уже накопленной

JV/0.1, (ГэВ/с)"2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1
-t, (ГэВ/с)2
Рис. 3.2: Распределение по квадрату переданного импульса для массового интервала 1.4 - 1.7 ГэВ. Рисунок из работы [20].
где Qgj = [cos Qg.j, Фту] ~ пространственный угол в системе Готтфрида-Джексона, N - число событий, попавших в выбранные интервалы по массе и переданному импульсу, г - индекс события, e(Q,gj, Mnn,t) - четырехмерная функция эффективности установки для регистрации событий реакции (3.1), Мт, t) - модельно-
зависимая интенсивность образования ;/г/-событий от распада резонанса со спином J (см. например [35]). Для резонанса со спином J вычислялась релятивистская амплитуда Брейта-Вигнера с барьерными факторами Блатта-Вайекопфа [39]. При этом i-зависимость для S-, DQ- и (70-амплитуд бралась в виде а ~ е~Ьа 1*1, а для D+-
и G„-, G-f-амплитуд мы полагали а ~ л/Щс~Ьа. Значения функции правдоподобия Lj для трех рассматриваемых гипотез представлены в таблице 3.1.
Наиболее вероятное значение спина наблюдаемого резонанса равно, как и ожидалось, 2. Для его массы и ширины, с учетом разрешения спектрометра, получены следующие значения: М = 1514 ±8 МэВ и Г = 92tie МэВ, что согласуется с табличными значениями этих величин для /2(1525)-мезона [6]. Поправленные на эффек-