Введение к работе
Актуальность
Взаимодействие каонов и антикаонов как между собой, так и с ядерной материей представляет большой интерес для современной ядерной и адронной физики. Достаточно упомянуть, что конденсация антикаонов в плотной ядерной среде представляется на сегодняшний день одним из механизмов, скрепляющих нейтронные звезды.
Эти же взаимодействия предположительно формируют новые экзотические состояния на уровне микромира, такие как глубоко связанное состояние ядер гелия и антикаонов.
Также интересен вопрос о природе легчайших скалярных мезонов Оо//о(980), которые могут распадаться, образуя каонную пару. Ответом на этот вопрос, помимо обычной кварк-антикварковой теории, может служить образование К'А'-молекулы или еще более компактного тетракваркового состояния типа qq — qq. Другим интересным вопросом является возможный эффект смешивания этих скалярных мезонов посредством каонной-антикаонной петли, что может вести, благодаря природе ао//о мезонов, к существенному нарушению закона сохранения изоспина, происходящему за счет сильных взаимодействий.
Другим резонансом, находящимся вблизи порога образования КК-п&ры, является $(1020)-мезон, относящийся к нонету векторных мезонов (Jp = 1~). Понимание процессов образования ф в различных соударениях и, особенно, отношение его выхода к выходу другого векторного мезона w (так называемое правило Окубо-Цвейга-Изуки) должны прояснить структуру нуклонов и, в частности, ответить на вопрос о примеси странных кварков в них. Очень интересным представляется изучение взаимодействия -мезона с ядерной материей и, в особенности, обнаружение изменения его характеристик - массы и ширины в ней. Такие исследования дают принципиальную возможность измерить взаимодействие "чистой" странности (согласно кварковой теории ф представляет собой почти чистое ss-состояние) и ядерного вещества.
Изучение реакций типа NN —> NNKK, проходящих вблизи порога образования А^-пар, представляется важным и актуальным как с точки зрения исследования рождения <р-мезона в МЛГ-столкновениих, который выделяется как узкий пик в спектре инвариантной массы системы К+К~, так и с точки зре-
ния изучения NK-, NNK-, А'Я'-взаимодействий, с отбором событий вне пика от (6-мезона. В околопороговом режиме относительные импульсы частиц, образовавшихся в конечном состоянии, малы, что обуславливает усиление взаимодействия антикаонов с вторичными нуклонами. Более того, при таких условиях высшие парциальные волны существенно подавлены, что существенно упрощает анализ.
Цель работы
Целью работы являлось измерение и анализ полных и дифференциальных сечений реакций рр — ррф, рп —» йф, рр — рр{К+К~}поп.ф и рр —» dK+K при малых энергиях возбуждения, а также получение отношения сечений рождения ф- и ш-мезонов и сравнение этого отношения с теоретическим (правило Окубо-Цвейга-Изуки). Кроме того, целью работы являлось исследование К~р-,К'рр-и /СК'-взаимодействий.
Научная новизна
В результате экспериментов и анализа данных впервые были получены полные и дифференциальные сечения реакций с образованием КК при малых (до 110 МэВ), ранее не исследованных относительных энергиях. Впервые получено отношение сечений рождения ф- и ш-мезонов около порогов их образования в нуклон-нуклонных взаимодействиях. Также впервые количественно измерен эффект К~р-взаимодействия в конечном состоянии и продемонстрирована важность учета этого эффекта для -К^й-системы. Наконец, впервые был обнаружен и описан эффект К+К~ «=* К0 її0 перерассеяния в конечном состоянии, что позволило измерить изоскалярный и изовекторный вклады (для системы КК) в сечение реакций.
Практическая и научная ценность диссертации
Результаты и выводы диссертации могут быть использованы для исследований свойств сильного взаимодействия, модификации свойств легких векторных мезонов и антикаонов в ядерной материи, а также при планировании и проведении исследований процессов с образованием странных частиц.
Положения, выносимые на защиту
Достижение уровня выделения полезных событий, позволившего измерять процессы с образованием КК-иар с сечениями на уровне 10 нб.
Измерения полных сечений реакций рр —» ррф, рп -* d
, рр — » рр{К+К~}шп-Ф ирр —» dK+K при малых относительных энергиях (ниже 110 МэВ).Получение отношения сечений рождения ф- и и>-мезонов, составившее в среднем (6±2)-Дсш в рр —> рр^(оі)-канале и не зависящее от энергии возбуждения, что находится в согласии с модельными расчетами. Для рп —» й0(ш)-канала впервые измерено отношение выходов векторных мезонов, которое также согласуется с теорией в рамках полученных ошибок, однако, точность вычисления отношения ограничена качеством данных ш—мезонного рождения.
Измерения отношений спектров инвариантных-масс (da/dMK-p)/(do/dMK+p) для реакции рр —» рр{К+К~}пап-ф и {da/dMRod)/(da/dMK+d) Для реакции рр -* dK+K, показавшие, что эти отношения возрастают в районе малых эффективных масс. Это говорит о достаточно сильном аптикаон-нуклонном взаимодействии в конечном состоянии. Для реакции рр —> рр{К+К~}тт-ф был определен модуль длины А'"р-рассеяния, который оказался равным (1.5±0.2)фм.
Парциально-волновой анализ, проведенный для реакции рр — dK+K, показавший, что Я'+.К^-пары образуются в s-волне (канал, в котором возможно рождение ао"(980)-резонанса). При этом ширина aj(980)-мезона должна превышать 70 МэВ.
6.' Измеренный спектр инвариантных масс da/dMK-K+ для реакции рр —> рр{К+К~}поп-&! впервые показавший наличие порогового эффекта, связанного с К+К~ *=± КК перерассеянием. Предложенная для описания данного эффекта модель показывает доминирование изоскалярной амплитуды рождения каонной пары над изовекторной.
Вклад автора
Автор участвовал в экспериментальных сеансах, а также в значительном объеме проводил обработку экспериментальных данных. Также существенен его вклад в подготовку публикаций.
Апробация
Основные результаты работы были представлены на международных конференциях "9th International Workshop on Meson Production, Properties and Interaction (Краков, Польша, 2006), "9th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics"(Майнц, Германия, 2006), "11th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon" (Юлих, Германия, 2007) и неоднократно обсуждались на семинарах ОФВЭ ПИЯФ.
Структура и объем диссертации
