Вы здесь

Измерение характеристик рождения гиперонов нейтронами и вероятностей радиационных распадов Ξ °

Автор: 
Зинченко Андрей Иванович
Тип работы: 
Кандидатская
Год: 
2001
Артикул:
325662
129 грн
(417 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Содержание
Введение 4
1 Обзор экспериментальных результатов и теоретических моделей 9
1.1 Инклюзивные сечения рождения гиперонов..... 9
1.2 Теоретические модели рождения гиперонов.... 11
1.2.1 Аддитивная кварковая модель (АКМ) .... 11
1.2.2 Правила кваркового счета................. 14
1.3 Экспериментальные данные по измерению радиационных распадов Е°.......................... 15
1.4 Теоретические предсказания для вероятностей радиационных распадов Е°....................... 16
2 Эксперимент ЭКСЧАРМ 20
2.1 Спектрометр ЭКСЧАРМ и его основные элементы 20
2.1.1 Нейтронный пучок......................... 22
2.1.2 Пропорциональные камеры.................. 22
2.1.3 Магнит................................... 24
2.1.4 Сцинтилляционные годоскопы............... 25
2.1.5 Черенковские счетчики.................... 25
2.1.6 Нейтронный монитор....................... 26
2.1.7 Адронный калориметр...................... 27
1
2.1.8 Система запуска установки (триггер) .... 28
2.1.9 Система сбора и контроля данных........... 30
2.2 Система обработки и анализа экспериментальных данных............................................... 31
2.2.1 Обработка первичной информации ........... 33
2.2.2 Физический анализ......................... 37
2.3 Моделирование условий эксперимента .............. 40
2.3.1 Моделирование рождения в инклюзивных
процессах................................. 41
2.3.2 Геометрический аксептанс установки .... 42
2.3.3 Эффективности пропорциональных камер . 43
2.3.4 Эффективность триггера.................... 43
2.3.5 Эффективность нейтронного монитора ... 44
3 Измерение сечений инклюзивного рождения Л°,
£(1385)*, 5~ и 5(1530)° 46
3.1 Выделение сигналов гиперонов..................... 46
3.1.1 Выделение Л°.............................. 47
3.1.2 Выделение £(1385)* резонансов............. 51
3.1.3 Выделение 5"“............................. 52
3.1.4 Выделение 5(1530)° резонанса.............. 56
3.2 Характеристики рождения гиперонов................ 58
3.3 Измерение сечений рождения гиперонов ............ 66
4 Экспериментальная установка КА48 72
4.1 Магнитный спектрометр............................ 75
4.2 Электромагнитный калориметр...................... 76
5 Измерение вероятностей радиационных распа-
2
дов Е° —> Л7 и Е° -» Е°7 77
5.1 Отбор событий..................................... 78
5.2 Восстановление распада Е° -> Л07г°................ 81
5.3 Измерение вероятности распада Е° -> Е°7......... 83
5.4 Измерение вероятности распада Е° —>■ Л°7......... 87
Заключение 91
3
Введение
Экспериментальное исследование рождения гиперонов и их распадов необходимо для проверки предсказаний и развития различных феноменологических моделей, описывающих эти процессы, а также методов расчета этих процессов, особенно в промежуточной области энергий. Интерес к ним связан с несколькими обстоятельствами:
• исследование гиперонов позволяет изучать общие свойства барионов, содержащих кварки второго и третьего поколения;
• гипероны, принадлежащие одному мультиплету, предоставляют хорошую возможность для изучения процессов лидирования и проверки различных соотношений между сечениями, прсдсказываемьши в рамках феноменологических моделей;
• изучение рождения гиперонов дает возможность исследовать околопороговые эффекты и энергетическую зависимость сечений;
• исследование радиационных распадов гиперонов дают информацию о структуре гиперонов по отношению к нарушению 5С/(3)-симметрии.
Исследование рождения и распада гиперонов обладает рядом методических достоинств:
4
• гипероны содержат в себе странные кварки - самые легкие из кварков второго и третьего поколения, что обуславливает относительно большие сечения их рождения;
• идентификация гиперонов возможна с помощью сигналов в спектрах эффективных масс их продуктов распада.
Вместе с тем исследование рождения гиперонов и гиперонных резонансов сопровождается некоторыми методическими трудностями:
• значительная часть наблюдаемых гиперонов (до *20%) рождается из распадов резонансов, что затрудняет получение информации непосредственно о характеристиках их рождения;
• наличие существенного комбинаторного фона в спектрах эффективных масс для гиперонных резонансов усложняет точное измерение ряда параметров сигнала;
• в нейтронном пучке, кроме того, отсутствие информации об энергии нейтрона в каждом событии затрудняет измерение дифференциальных: сечений рождения гиперонов.
Цель диссертационной работы:
• исследование инклюзивного рождения гиперонов Л°, E“ и гиперонных резонансов Е(1385)±, Е(1530)° нейтронами со средней энергией ~ 51 ГэВ в эксперименте ЭКСЧАРМ на Серпуховском ускорителе У-70. Исследуемые состояния идентифицировались по их основным модам распада: Л° —> ртг“, Е~ -» Л°7Г, Е(1385)± yW, -(1530)° -» Е~тг+]
• измерение вероятностей радиационных распадов Е° —> Л°7 и Е° —> Е°7 в эксперименте NA-48 на ускорителе SPS CERN.
5
Научная новизна исследования.
1. Впервые проведено исследование инклюзивного рождения гиперонов и гиперонных резонансов в нейтронном пучке в рамках единого подхода и единой модели, позволившее сделать вывод об эквивалентности процессов образования гиперонов в нейтронных и протонных пучках.
2. Измерены сечения инклюзивного рождения Л°, Е(1385)±, Е~ и Е(1530)° в нейтронном пучке со средней энергией ~ 51 ГэВ. При этом сечения рождения Е(1385)+, Е(1385)" и Ег в нейтронных пучках измерены с наивысшей точностью, а сечение инклюзивного рождения Е(1530)° в нуклонном пучке измерено впервые.
3. С наивысшей точностью измерены полные ширины гиперонных резонансов Е(1385)+ и Е(1385)_.
4. Измерены вероятности слабых радиационных распадов Е° —» Л°7 и Е° —» Е°7 с точностью, позволяющей оценивать правильность теоретических моделей, применяемых для расчетов этих процессов.
Практическая ценность работы.
Полученные инклюзивные спектры и измеренные сечения рождения гиперонов и гиперонных резонансов позволяют проверить предсказания феноменологических моделей, разработанных для описания мягких адронных процессов, и уточнить их параметры. Результаты могут быть использованы при подготовке экспериментов по детальному изучению процессов образования гиперонов в адронных реакциях.
6
Полученные данные о величинах относительных вероятностей радиационных распадов Е° могут быть использованы для проверки и развития теоретических моделей, описывающих эти распады.
Созданный пакет программ для статистического и физического анализа ВК5МХС используется для обработки данных эксперимента ЭКСЧАРМ.
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы из 80 работ. Общий объем диссертации составляет 101 страницу, включая 41 рисунок и 13 таблиц.
В первой главе дан обзор экспериментальных результатов по измерению сечений инклюзивного рождения гиперонов в протон-протонных реакциях и в нейтронных пучках. Перечислены некоторые модели, описывающие дифференциальные и полные сечения рождения адронов в инклюзивных реакциях, а именно, аддитивная кварковая модель и правила кваркового счета. Приведены экспериментальные результаты по измерению вероятностей радиационных распадов Е°. Представлены некоторые теоретические модели, применяемые для описания радиационных распадов Е° и приведены результаты вычислений, выполненных на основе этих моделей.
Во второй главе описана экспериментальная установка ЭКСЧАРМ и приведены характеристики ее основных элементов. Приведено описание программного обеспечения, используемого для геометрической реконструкции треков, физического анализа данных и моделирования процессов рождения исследуемых со-
7