Введение к работе
Актуальность темы исследований.В настоящее время разработано большое количество различных теоретических моделей, посвященных структуре очарованных адронов. Однако предсказания этих моделей не является однозначными и полностью обоснованными. Накопленный в последние годы на установках' с фиксированными мишенями и на встречных пучках значительный экспериментальный материал о свайствах очарованных частиц относится, . в основном, к энергиям значительно выше порога роздения этих частиц (т>20 ГэВ). Поэтому тщательное экспериментальное исследование динамики образования очарованных частиц и их последующих распадов по различным каналам при энергиях ускорителя протонов ИФВЭ { У=11,4 ГэВ) позволит проверить правильность существующих представлений о фундаментальных свойствах адронов, содержащих очарованный кварк.
Ключевым вопросом в этих экспериментах является наличие вершинного детектора с высоким пространственным разрешением, позволяющего регистрировать ровдение и последующий распад частиц с временем жизни т>10~ с.
Среди существующих на сегодняшний день вершинных детекторов выделяется ядерная змульсия, имеющая рекордное пространственное разрешение --1 мкм и высокую плотность рабочего вещества. Именно ядерная эмульсия позволяет получать наиболее полнуп и наглядную картину рождения и последующего распада короткоживущих частиц.
В адронных пучках, где, с одной стороны, сечение рождения очарованных частиц максимально, число фоновых событий на три и более порядков превышает число полезных. Это сильно затрудняет применение вершинного детектора с постоянной чувствительностью, каким является эмульсия. Поэтому эксперименты по исследования свойств очарованных частиц с использованием эмульсионной методики проводятся, в основном, на нейтринных и фэтонных пучках, где сечение роздения этих частиц мало, но соотношение полезных и фоновых событий на порядок лучше.
Таким образом, чрезвычайно важным представляется разработка ядерной эмульсии с управляемой чувствительностью (УЯЭ)и создание
на ее основе управляемого эмульсионного детектора (УЭД) для проведения экспериментов по исследовании свойств очарованных частиц в адронных взаимодействиях. *
Целыз диссертационной работы.является:
1. Разработка методов управления чувствительностьи ядерных
эмульсий.
-
Реализация режима управляемой . регистрации быстрых заряженных частиц в ядерных эмульсиях.
-
Создание управляемого эмульсионного детектора и исследование его основных характеристик.
Основные результаты работы.
1. Проведено исследование действия электрического поля,
напрягенносты) 0,6-3 МВ/сы на чувствительность фотографических и
ядерных эмульсий.;..-.. .' . '. - '.;.';
2. Реализован режим управляемой регистрации заряженных частиц
в крупнозернистых <сЗ=1.1ыкм) фотографических эмульсиях, прошедших . Химическую предэкспоэищгонную обработку.
3. Осуществлен резни управляемой регистрации заряженных
частиц в "примитивных" ядерных эмульсиях с объемной концентрацией
АдБг (х =0,25): при приложениии высоковольтного, электрического
икпульса достигнуто увеличение в 50-250 раз плотности проявляемых
зерен на треках быстрых заряженных частиц.
4. Предложена и реализована методика, позволяющая в "толстых"
(до 500 мкм) , слоях "примитивной" ядерной эмульсии создавать
напряженности электрического поля, необходимые для управляемой
регистрации релятивистских заряженных частиц.
5. По результатам, исследований различных типов ядерных
эмульсий с управляемой чувствительностьи выбраны оптимальные
характеристики эмульсий для использования в управляемом
эмульсионном детекторе. ' -'"-,
6. Разработаны элементы конструкции управляемого
эмульсионного детектора-генератор биполярных высоковольтных
импульсов специальной формы и эмульсионная камера.
-
Исследованы спектрометрические характеристики управляемого эмульсионного детектора. По результатам этих исследований с использованием методики компыэтерного моделирования произведена оценка предельной загрузки управляемого эмульсионного детектора заряженными частицами..
-
Измерены времена памяти ядерных эмульсий с управляемой чувствительность!) при различных температурах и напряженностях электрического поля.
9. Предложена простая схема эксперимента по изучении
образования очарованных частиц на ускорителе протонов ИФВЭ при
помоіди управляемого эмульсионного детектора.
Научная новизна результатов работы
1. Впервые реализован режим управляемой регистрации
. эарязснных частиц в крупнозернистой фотографической эмульсии.
2. Впервые в ядерной эмульсии , с. диаметром микрокристалов
d=0.28 мсм достигнуто 50 кратное увеличение чувствительности при
приложении высоковольтного электрического импульса.
3. Впервые осуществлена селективная , регистрация
релятивистских заряженных частиц в эмульсионных, слоях толщиной
до 500 мкм.
-
Впервые исследованы спектрометрические характеристики ядерных эмульсий с управляемой чувствительностью.
-
Впервые обнаружена двухкомпонентная структура памяти эффекта Ротиггейна, леіаащего в основе создания управляемого эмульсионного детектора. Показано, что двухкомпонентная память эффекта Ротц,тейна объясняется наличием в эмульсионных микрокристаллах прокеауточных. центров захвата электронов двух типов. "
6. Впервые предложена и реализована методика комлыггерного
моделирования треков заряженных частиц в ядерной эмульсии.
Научная ценность работы. 1. Предложена и развита оригинальная методика "светового эонда" с использованием ультрафиолетового лазерного импульса
наносекундной длительности.
2. Проведено исследование электрон-ионных и
мультипликационных процессов в оромсеребряных эмульсионных
системах.
-
Реализована на практике методика ионной перезарядки, поэволяпцая в два раза увеличивать напряженность импульсного электрического поля в эмульсионных микрокристаллах без увеличения амплитуды прикладываемого напряжения.
-
Исследовано действие импульсного электрического поля напряженностью от 1 до 3 МВ/см на чувствительность фотографических и ядерных эмульсии при нормальных и пониженных температурах.
5. Проведены измерения зависимости увеличения
чувствительности фотографических и ядерных эмульсий с различными
размерами микрокристаллов от напряженности электрического поля.
Практическая ценность работы.
1. Осуществлена управляемая регистрация релятивистских
заряженных частиц в ядерной эмульсии.
-
Разработан управляемый эмульсионный детектор заряженных частиц, который может быть использован в экспериментах по изучение образования и распада короткогивущих частиц с новыми квантовыми числами.
-
Разработан и изготовлен генератор высоковольтных импульсов специальной формы, позволяющий реализовать методику ионной перезарядки.
-
Предложена методика компьютерного ыеделирования треков заряженных частиц в ядерной эмульсии. Эта методика с успехом мохет быть использована для оценки предельного уровня загрузки фотоэмульсиогшых детекторов заряженными частицами.
-
Синтезированные "примитивные".ядерные эмульсии с размером зерна 0,4-0,6 мкм и с объемной концентрацией АдВг (к «О,2-0,33) ыогут быть использованы для регистрации ионизирующего излучения в радиографии и дозиметрии.
-
Предложена' методика, позволяющая в "толстых" (~500 мкм)
эмульсионных слоях создавать иьтульсные электрические ПОЛЯ напряженностью *-1-2 Ш/см без пробоя слоя. ../.--
7. Реалхіаовата на праістике методика получения фотографических
.'- - і ' -. ' 'L _3 ' -3 ' -
эмульсий с низким уровнем вуали проявления П *6 10 ыкм .
- На защиту выносятся следующие основные положения: .
1. Йетодика:. "светового." зонда",., использованная для
исследования эффекта " Ротшгейна' в фотографических и ядерных
. эмульсиях.,; '. '[:..'.' :'--" :'у;~у.у '.
2. Методика управляемой регистрации; эаряженньи частиц в
фотографических эмульсиях,. , ' J'>."''.'.
3.- І&тодйіса*управляемой" регистрации-релятивистских заряженных частиц в "толстых" С*-6С0 мкм) слоях"примитивной ядерной эмульсии.
4. Результата измерения: спектрометрических характеристик
ядерных эмульсий с управляемой, чувствительностьп. .:
5. Результаты исследЪвалая:времени; памяти ядерных эмульсий . с
управляемой чувствительностьп при различных, температурах и
напряхешгостях . электрического поля, а-.; также их' физическая
, интерпретация* У :"':/ ',: л-. :''- -,:"
6. Методика . компьптерного моделирования треков = заряженных
частиц в ядерной. эмульсии, поэволяпщая опредеяять предельнузэ
загрузку заряженными часпщаші.,,..':
'-'-" ''".';.' Апробация работы. , '; > ', .
Основные результаты работы докладывались, на Международном
симпозиуме по координатным детекторам в. физике высоких энергий
(г.Дубна,1988)," II и III Всесогоных школах-семинарах по
твердотельным трековым детекторам и авторадиогрдфии
(г.Одесса,1989, 1991 гг.), научной конференции МИФИ (г.Москва, 1985г.) и опубликованы в 13 печатных работах..
Огруктура дисертации . Дксертация содержит 8S страниц печатного текста, 50 рисунков, 4 таблицы; состоит из введения, пяти глав и заключения. Полині! объем 142 страницы. Список цитируемой литературы содержит 64 наименования.
Похожие диссертации на Управляемый эмульсионный детектор заряженных частиц
