Введение к работе
Актуальность проблемы. Источником информации о кваркових свойствах ядер служат процессы с большими передачами импульсов. К таким процессам относится, в частности, образование высокоэнергетичных кумулятивных адронов.
Кумулятивный эффект был предсказан в 1970 году А. М. Балдиным на основе обобщения масштабной инвариантности на процессы столкновения релятивистских ядер. Им была высказана и обоснована теоретическая гипотеза о том, что свойства спектров вторичных частиц высокой энергии, образующихся при столкновении релятивистских ядер, определяются локальными свойствами ядерной материи.
С момента открытия в 1971 году группой В. С. Ставинского в Лаборатории Высоких Энергий ОИЯИ явления кумулятивного мезонообразования были проведены многочисленные эксперименты по исследованию свойств кумулятивного рождения мезонов и протонов в инклюзивной и корреляционной постановках опытов. Все эти исследования подтвердили гипотезу о локальном характере явления, но, следует отметить, что ключевыми экспериментами были опыты по изучению свойств кумулятивного рождения частиц на легчайших ядрах.
Экспериментальные исследования кумулятивного рождения пионов и протонов на ядрах дейтерия н гелия представляют значительный интерес для развития теории и являются актуальными по следующим причинам:
-
Сравнение закономерностей кумулятивного рождения частиц на легких и тяжелых ядрах позволяет количественно проверить справедливость предположения о локальном характере кумулятивных процессов.
-
Реакция фрагментации дейтронов в протоны является ключевой для изучения нуклонных степеней свободы ( волновой функции дейтрона ) на малых расстояниях, а также поиска и изучения возможных проявлений не-нуклонных степеней свободы.
-
Дейтроны выделены, с теоретической точки зрения, как простейшая ядерная система. Исследования структуры дейтрона находятся на границе между физикой элементарных частиц и физикой атомного ядра, поэтому, эти данные оказались черезвычайно полезными для развития новых теоретических подходов.
Цель работы -экспериментальные исследования процессов кумулятивного рождения пионов и протонов во взаимодействии протонов с легкими ядрами, а именно:
-
Проведение измерений на синхрофазотроне ОИЯИ на установке ДИСК для изучения энергетических, импульсных и угловых зависимостей сечений рождения пионов и протонов на ядрах дейтерия.
-
Создание системы обработки экспериментальных данных на основе современных пакетов программ, применяемых в физике высоких энергий и обработка результатов измерений.
-
Анализ экспериментальных данных по энергетическим, импульсным и угловым зависимостям сечений рождения кумулятивных пионов и протонов.
-
Анализ проявления ядерных эффектов в процессах рождения пионов в протон-ядерных взаимодействиях.
Научная новизина работы. Созданная в лаборатории высоких энергий ОИЯИ установка ДИСК, работающая на пучках первичных протонов высокой интенсивности (до 5 10й частиц/секунда) и включающая специально разработанную криогенную мишень, содержащую жидкий водород, дейтерий и гелий, является до сих пор единственной физической установкой, позволяющей проводить исследования кумулятивного рождения пионов на легчайших ядрах, а также рождения кумулятивных протонов от фрагментации дейтронов в жесткой части спектра.
В работе проведено систематическое измерение сечений рождения кумулятивных протонов и пионов в зависимости от импульса рожденных частиц в интервале (250-т-900) МэВ/с и углов регистрации вторичных частиц (90, 120, 152, 168) при двух первичных энергиях протона 4.5 ГэВ и 8.9 ГэВ.
В диссертационной работе представлены результаты по исследованию выхода сечений кумулятивного пионообразования на дейтроне на асимптотический режим, изучены вопросы факторизации сечений в зависимости от масштабной переменной В. С. Ставинского и угла регистрации.
Совокупность ранее полученных и новых экспериментальных данных позволили провести детальное исследование ядерных эффектов в реакциях рождения пионов на ядрах.
Научно-практическая значимость. Результаты, полученные в данной работе, существенно дополняют имеющиеся экспериментальные данные по кумулятивному рождению частиц на легчайших ядрах и дают обширный фактический материал для развития теоретических моделей и понимания механизма взаимодействия при высоких энергиях.
Полученные в данной работе результаты измерений и их анализ можно использовать при планировании новых экспериментов по изучению ядерных эффектов в адронных процессах и в глубоко-неупругих процессах, пла-
нируемых на ускорителях в ОИЯИ, ИТЭФ, ИФВЭ, BNL, DESY, CEBAF.
Апробация работы и публикации. Результаты, лежащие в основе диссертации, были доложены на семинарах по релятивистской ядерной физике ЛВЭ ОИЯИ, семинаре коллаборащш 2-х метровой пронановой пузырьковой камеры, семинарах в АНАКА (г.Баку), семинаре ИТЭФ (г.Москва), рабочем совещании по экспериментам на установке ДИСК, Международных совещаниях ДЕЙТРОН-91 (г.Дубна, 1991 г.) и ДЕЙТРОЫ-93 (г. Дубна, 1993 г.), IV Международной конференции по ядро-ядерным взаимодействиям (Япония, Каназава, 1991 г.), XII Международном семинаре по проблемам физики высоких энергии "Релятивистская ядерная физика и КХД" (г. Дубна, 1994 г.).
По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы.
