Введение к работе
Актуальность темы.
Современное состояние техники получения 7-квантов высоких энергий путем обратного комптоновского рассеяния (ОКР) мощного лазерного излучения на пучке релятивистских электронов дает возможность обсуждать проекты по созданию 7~7 коллайдеров с высокой светимостью. Фактически это означает возможность почти 100% преобразования электронного пучка в фотонный. Эксперименты же на выведенных пучках 7-квантов, полученных методом ОКР, ведутся во многих лабораториях мира начиная с 1978 года, когда была создана установка LADON на накопительном кольце ADONE во Фраскати, Италия. Уровень развития ускорительной и лазерной техники позволяет получать интенсивные (до 107 7 с_1) пучки поляризованных 7-квантов для проведения экспериментов по фотоядерной физике и физике высоких энергий. Кроме того, ОКР является хорошим инструментом в диагностике электронного пучка и калибровках различных детекторных систем. Среди прочих способов получения высокоэнергетичных 7-квантов обратное комптонов-ское рассеяние лазерного излучения на релятивистских электронах дает возможность получить максимальную степень линейной или циркулярной поляризации. Сохранение углового момента гарантирует, что рассеянный на 2л" 7-квант будет иметь ту же поляризацию, что и начальный фотон до рассеяния. В противоположность тормозному излучению, в энергетическом спектре ОКР значительная часть сечения рассеяния сосредоточена вблизи максимальной энергии.
В июльском номере журнала "CERN Courier" за 1999 год была опубликована обзорная статья по экспериментам на источниках комптонов-ских 7-квантов. Здесь мы приведем содержащуюся в этой статье таблицу основных параметров установок, где ведутся или велись эксперименты на пучках 7-квантов, получаемых методом ОКР. Из представленных в таблице установок в настоящее время работают только четыре: ROKK-Ш, LEGS (США), Graal (Франция) и LEPS (Япония). Тот факт, что из восьми установок три - ияфовские, во многом обусловлен большой ролью ИЯФ в развитии метода ОКР для генерациии пучков 7-квантов высоких энергий.
Laser ADONe, tWgfied LADON, iROKK fs a russlan abbreviation for Bad-scatteree" Compton Gamma, Laser Electron Gamma Source, ||Зйелой/еАлпеаиЛгое/егаіеиг"Іа5ел ILaserflectron Photons at SP/iri8.
Таблица 1: Параметры установок - источников 7-квантов
Целью настоящей работы являлось создание установки РОКК-1М на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-4М и использовние пучка 7-квантов высоких энергий для
абсолютной калибровки энергетической шкалы и измерения энергетического разрешения системы регистрации рассеянных электронов детектора КЕДР;
проведения экспериментов по фотоядерной физике с внешней мишенью на выведенном пучке 7-квантов;
изучения процессов нелинейной квантовой электродинамики;
измерения степени поляризации электронного и позитронного пучков в коллайдере ВЭПП-4М;
абсолютной калибровки энергии пучков в коллайдере ВЭПП-4М методом резонансной деполяризации;
проведения калибровки энергетического и пространственного разрешения детекторных систем на выведенном пучке 7-квантов;
диагностики параметров электронного и позитронного пучков в коллайдере ВЭПП-4М.
Научная новизна.
Создана установка Р0КК-1М — источник интенсивного пучка меченых 7-квантов высокой энергии, получаемых методом ОКР. По своим основным параметрам и диапазону возможностей для проведения физических экспериментов, установка превосходит установки РОКК-1 и РОКК-2, проработавшие в ИЯФ с 1981 по 1992 годы, а по проведенным на установке экспериментам занимает достойное место среди установок подобного типа в других лабораториях мира.
Проведена калибровка энергетической шкалы и измерено энергетическое разрешение системы регистрации рассеянных электронов (СРРЭ) детектора КЕДР.
Проведены измерения сечений фотоделения ядер Bi, Pb, Аи, Pt, W, Та, V, Ті в трех точках по энергии пучка 7-квантов: 100, 120 и 145 МэВ. Проведены измерения сечения фотоделения ядер А1 при энергии пучка 7-квантов 100 МэВ.
Проведены измерения энергетического и координатного разрешения прототипа жидкокриптонового калориметра детектора КЕДР на пучке меченых комптоновских 7-квантов. Получен рекордный по энергетическому и координатному разрешению результат для калориметра на сжиженном инертном газе.
Проведены измерения энергетического и координатного разрешения прототипа Csl калориметра детектора BELLE. Получен рекордный по энергетическому разрешению результат для калориметров на кристаллах Csl.
Практическая ценность проведенных исследований.
Созданная установка РОКК-1М позволяет быстро и надежно проводить абсолютную калибровку энергетической шкалы СРРЭ детектора КЕДР и измерять ее энергетическое разрешение, что крайне важно для проведения экспериментов по двухфотонной физике на детекторе КЕДР.
Высокая эффективность и точность мечения энергии 7-квантов позволяют использовать интенсивный пучок 7-квантов в корреляционных экпериментах по фотоядерной физике и физике высоких энергий, для измерения энергетического разрешения детекторов.
Заложенная в устройство установки РОКК-1М возможность ее работы в режиме лазерного поляриметра позволит проводить измерения степени поляризации электронного пучка и определять абсолютную энергию пучка методом резонансной деполяризации.
Примененный в экспериментах по фотоядерной физике коллимационный метод монохроматизации энергетического спектра пучка ОКР 7-квантов позволяет проводить эксперименты по измерению сечений фотоделения ядер с квази-монохроматическим пучком J-квантов и применением эмульсионных детекторов ядерных фрагментов.
Измерение параметров пучка 7-квантов позволяет быстро и с хорошей точностью проводить диагностику электронного пучка в месте электрон-позитронной встречи в экспериментальном промежутке коллайдера ВЭПП-4М.
Результаты исследований, приведенные в диссертации, могут быть использованы при проектировании, постройке и применении в экспериментах установок для получения пучков гамма квантов высоких энергий методом обратного комптоновского рассеяния лазерного света на электронном пучке в накопителях в ускорительных центрах России и за рубежом, в частности, в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (г. Новосибирск), РНЦ "Курчатовский Институт" (г.Москва), Шанхайском институте ядерных исследований (г.Шанхай, Китай) и других лабораториях.
Апробация диссертационной работы.
Работы, положенные в основу диссертации, неоднократно докладывались и обсуждались на научных семинарах в ИЯФ СО РАН (г. Новосибирск). Кроме того, результаты работ докладывались на XIII совещании по ускорителям заряженных частиц (Дубна, 1992); XIII международной конференции "Частицы и ядра" (Перуджа, Италия, 1993); XXVII медународной конференции по физике высоких энергий (Глазго, Шотландия, 1994); XIV совещании по ускорителям заряженных частиц (Протвино, 1994); XI международном симпозиуме по спиновым явлениям в физике высоких энергий (Блумингтон, США, 1994); XIV международной конференции "Частицы и ядра" (Падова, Италия, 1995); VI международной конференции по инструментарию для эксперимен-
тов на электрон-позитронных коллайдерах (Новосибирск, 1996); Международной конференции "Фотон-97" (Амстердам, Нидерланды, 1997); III международном симпозиуме "Рассеяние электронов на периодических структурах" (Томск, 1997); Европейской конференции по ускорителям частиц (Стокгольм, Швеция, 1998); Рабочем совещании по взаимодействиям и структуре фотона (Лунд, Франция, 1998); Гордоновской конференции по фотоядерным реакциям (Тилтон, США, 1998); XVIII международной конференции по ускорителям частиц (Нью Йорк, США, 1999); Европейской конференции "Электромагнитные взаимодействия с нуклонами и ядрами" (Санторини, Греция, 1999).
Публикащіи. По материалам диссертации опубликовано более 20 работ.
Структура работы. Текст диссертации состоит из введения, четырех глав и заключения. Текст содержит 103 страницы машинописного текста, включая 40 рисунков и список литературы из 55 наименований.
