Введение к работе
Актуальность темы. Значительную часть современной физики
р -мезоатомов составляют исследования процессов, дающих
информацию об атомном ядре. В их число входит анализ
спектров рентгеновского излучения мезоатомов, который
позволяет получить уникальную информацию о распределении
заряда в сферических и деформированных ядрах. Поскольку
между мюоном и ядром действуют хорошо изученные
электромагнитные силы, можно пытаться рассмотреть задачу о
влиянии поляризации ядра, обусловленной его
взаимодействием с ц~ - мезоном, на характеристики уровней
//"-мезоатомов. Подобная задача была решена ранее [1,2] для
основного состояния м~- мезоатомов. Однако при
определениии параметров зарядового распределения ядра
используется информация об энергиях мезопереходов.
Вследствие этого важен учет ядерных поляризационных поправок (ЯПП) к энергиям не только основного, но и возбужденных состояний /і'- мезоатома, причем желательно проведение вычислений с использованием одной и той же расчетной схемы для всех уровней мезоатома.
Процесс поглощения медленных п~ -мезонов атомными ядрами в реальных мишенях, как правило, протекает через
стадию образования я' - мезоатомов. Поэтому знание
структуры я~ - мезоатома и механизмов заселения его уровней является необходимым условием понимания физики поглощения пионов атомными ядрами.
Поглощение медленных я' - мезонов атомными ядрами
характеризуется передачей больших импульсов малонуклошшм
группам в ядре - мишени и поэтому может служить базой для
исследования короткодействующих нуклон-нуклонных
корреляций в атомных ядрах. В настоящее время общепринятым является представление о двухнуклонном механизме поглощения медленных я~- мезонов в ядре, предложенном в работе [3]. В базисных работах [4,5] на основе этого представления построен комплексный оптический потенциал взаимодействия пионов с ядрами. Однако формализм этих работ в принципе не позволяет рассчитывать вероятности вылета нуклонов и составных частиц, сопровождающих поглощение п~ - мезонов ядрами. Кроме
того, параметры потеніщала, полученные в [4,5], содержат
лишь интегральную информацию о каналах поглощения,
вследствие чего в данном подходе невозможно получить
информацию о конретных каналах двухнуклонного
поглощения.
Для описания выходов нуклонов и составных частиц, их энергетических и угловых распределений, а также выходов различных дочерних ядер развит ряд моделей [6], основанных на каскадных расчетах. В этих работах информация о поглощении пионов разными парами ядерных нуклонов вводится посредством задания отношения R вероятностей поглощения пиона на нейтрон - протонных (пр) и протон -протонных (рр) парах, то-есть фактически вводится усредненная характеристика элементарного акта поглощения
п~ - мезона ядром.
Более детальный учет структуры ядра и взаимодействия частиц- продуктов реакции с ядром - остатком позволяют провести развитые в работах [7,8] полумикроскопические инклюзивные подходы, в которых существенно используется представление о полноте волновых функций ненаблюдаемых фрагментов и оболочечная модель ядра. На основе этих
подходов можно рассчитать не только ядерные ширины л~ -мезоатомных уровней, но и выходы и распределения нуклонов, сопровождающих первую "горячую" стадию поглощения пиона ядром, а также вероятности образования и характеристики составных ядер, образовавшихся в процессе
поглощения я' - мезонов. Основными целями настоящей диссертации являются:
1. Исследование влияния ядерной поляризации для основных
и возбужденных состояний if - мезоатомов для случая четно -
четных сферических ядер.
2. Исследование процесса поглощения медленных я'-
мезонов атомными ядрами. Построение формализма,
позволяющего в рамках единого подхода описать всю
совокупность экспериментальных данных по поглощению я~ -
мезонов с орбит яг" - мезоатомов.
3. На основе указанного формализма проведение анализа
экспериментальных данных по ширинам л-"-атомных
уровней, энергетическим н угловым распределениям нуклонов
и корреліфованньк нуклонных пар, сопровождающих процесс поглощения тс' - мезонов, с целью получения информации о структуре спин - изоспшговой зависимости Т - матрицы,
описывающей поглощение л'- мезонов нуклонными парами в
ядре.
4. На основе проведенного анализа получение
количественной информации о различных механизмах
поглощения ж' - мезонов парами нуклонов в ядре и их
соотношениях с аналогичными механизмами поглощения тс~ -мезонов парами нуклонов в пустоте.
Научная новизна и значимость работы.
1. Впервые проведены расчеты абсолютных значений ядерной
поляризационной поправки к IS-, 2S-, 2Р- состояниям ц~ -
мезоатомов для ряда четно - четных сферических ядер с
массовыми числами 60 < А < 150.
2. Впервые построен формализм, позволяющий в рамках
единого подхода рассчитать вероятности поглощения п~ -мезонов парами нуклонов в ядре для различных каналов
поглощения, а также вероятности поглощения тс'- мезонов парами нуклонов в пустоте для указанных каналов. При этом:
2.1. Впервые, в случае Р-механизма поглощения, амплитуда Т -
матрицы поглощения я~ -мезона парой нуклонов представлена в форме, позволяющей учесть закон сохранения для случая относительного орбитального момента количества движения пары в конечном состоянии /, * 0.
-
Впервые в случае S - механизма поглощения амплитуда соответствующей Т - матрицы представлена в эрмитовской форме.
-
Впервые из анализа околопорогового Р- рождения пиона в
реакциях p+p—^it+d, p+p->z+ ±п+р найдено отношение ц квадратов модулей волновых функций относительного движения пары нуклонов на малых расстояниях для случая связанного состояния лары ( дейтрон ) и случая пары с энергией >0.
2.4. Впервые построены выражения для ширин поглощения
я' - мезона парами нуклонов в ядре для различных каналов
поглощения а, где a = S(P)Til/, с учетом перенормировочного
фактора ка, характеризующего отношения приведенных
вероятностей поглощения мезонов парами ядерных нуклонов к соответствующим вероятностям для пары нуклонов в пустоте. 2.5. Впервые найдены формулы для выходов нуклонов и коррелированных нуклон-нуклонных пар, а также для их энергетических и угловых распределений с учетом коэффициентов перенормировки ка.
3. Впервые на основе анализа экспериментальных данных по
ядерным ширинам л~ - мезоатомных уровней, выходам нуклонов и коррелированных нуклонных пар, найдены соотношения между коэффициентами перенормировки ка.
4. Сделан вывод о том, что существующая на сегодняшний
день совокупность экспериментальных данных по поглощению
я~ - мезонов с орбит л' - мезоатомов дает возможность найти только три соотношения между четырьмя коэффициентами ktt.
5. Сделан вывод о том, что для всего дипазона значений ка
существует заметная переномировка приведенных
вероятностей поглощения п~ - мезоноь нуклонными парами в ядре для различных каналов поглощения по отношению к
аналогичным вероятностям поглощения п~ - мезона парами нуклонов в пустоте.
6. Показано, что для всего диапазона значений ка отношение
R вероятностей поглощения пиона на ар- и рр- парах в ядре
практически не меняется и зависит лишь от характеристик
лг' - мезоатомных уровней.
7. На основе рассчитанных вероятностей поглощения пиона
парами нуклонов в ядрах mAi и тТа найдены вероятности
образования основных и изомерных состояний ядер,
возникающих в результате цепочки преврещений, связанных с
начальной стадией поглощения я-" - мезона ядром.
Практическая ценность работы.
I. Найденные в работе значения ядерных поляризационных поправок к энергиям IS-, 2S-, 2Р- уровней рГ - мезоатомов ряда четно-четных ядер в диапазоне массовых чисел 60іАі150 могут быть использованы при анализе зарядовых распределений ядер.
2. Развитие теоретического подхода настоящей работы
позволяет исследовать родственные задачи описания процессов
поглощения высокоэнергетических у - квантов атомными
ядрами и сечений ион-ионных столкновений с рождением
л' - мезонов и высокоэнергетических у - квантов.
3. Обнаруженный в работе эффект значительной
неренормировки приведенных вероятностей поглощения
медленных л' - мезонов парами нуклонов в ядрах может быть
использован в проведении теоретических исследований
короткодействующігх нуклон-нуклонных корреляций в атомных ядрах.
4. Полученные в работе результаты могут быть использованы
при планировании новых экспериментов по поглощению
медленных л' - мезонов ядрами.
Публикации и апробация работы. Результаты, составившие данную работу, были опубликованы в 3 статьях и тезисах 31, 34, 35, 36, 38, 39, 40 и 42 Совещаний по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра.
Результаты диссертации также докладывались на семинарах кафедр ядерной и теоретической физики ВГУ, Лаборатории Ядерных Реакций ОИЯИ ( г. Дубна ), С.-Пб. ИЯФ ( г. С. -Петербург).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из
