Содержание
Введение .................................................... 4
Глава 1. Постановка эксперимента на ускорительном комплексе RIKEN.............................................. 21
1.1. Общая схема измерения........................... 21
1.2. Источник поляризованных ионов ...................... 23
1.3. Поляриметры ........................................ 24
1.4. Спектрометр SMART............................... 25
1.5. Детектирование.................................. 27
1.6. Триггер......................................... 27
Глава 2. Поляриметрия пучка дейтронов........................ 30
2.1. Схема измерения поляризации пучка............... 30
2.2. Получение полезных и фоновых событий для определения поляризации дейтронного пучка 32
2.3. Метод получения значений поляризации пучка...... 35
2.4. Значения поляризации пучка при энергии 200 МэВ ... 39
Глава 3. Получение анализирующих способностей реакции dd —> 3Нр............................................. 54
3.1. Отбор полезных событий для реакции dd —> 3Нр .... 54
3.2. Углы рассеяния.................................. 57
3.3. Процедура СГ>2 — С вычитания.................... 59
3.4. Получение анализирующих способностей............ 64
3.4.1. Получение анализирующих способностей при больших углах рассеяния............................. 64
2
3.4.2. Получение анализирующих способностей при малых углах рассеяния................................ 65
Глава 4. Результаты....................................... 72
4.1. Модель однонуклонного обмена...................... 72
4.2. Анализирующие способности реакции (1(1 —> 3Нр при энергии 200 МэВ............................................ 74
Заключение................................................ 86
Литература................................................ 89
3
Введение
Ядерные реакции с участием дейтронов традиционно используются как для изучения нуклон-нуклонного взаимодействия при высоких и промежуточных энергиях, так и для исследования структуры легких ядер на малых межнуклонных расстояниях.
В последние десятилетия спиновая структура легких ядер интенсивно исследовалась с использованием электромагнитных и адронных пробников. Главпой задачей этих исследований при промежуточных и высоких энергиях являлось получение информации о вьтсокоимпульс-ньтх компонентах легких ядер с целью изучения проявления релятивистских эффектов и ненуклонных степеней свободы. Детальное изучение структуры легких ядер может обеспечить получение важной информации о природе и свойствах ядерных сил, действующих между конституэнтами ядер, и позволит сделать выбор между различными моделями этих сил.
В настоящее время наиболее полное описание физических явлений дает Стандартная модель. До сих её предсказания подтверждались экспериментом, иногда с фантастической точностью. Только в последние годы стали появляться результаты, в которых предсказания Стандартной модели слегка расходятся с экспериментом. Сильное взаимодействие в Стандартной-модели на фундаментальном уровне описывается с помощью кварков и глюонов. Сложность заключается в том, что кварки сами по себе не наблюдаются и их исследуют лишь по косвенным проявлениям. Вейнберг показал [1] , что эффективная теория сильных взаимодействий, использующая нуклоны и мезоны в определенной энергетической области, является эквивалентом КХД.
Один из вопросов при изучении структуры легких ядер состоит в
4
том, как фундаментальные степени свободы сильного взаимодействия, (кварки и глюоны) могут проявляться на расстояниях, сравнимых с размерами нуклона. С точки зрения квантовой хромодинамики (КХД), на
• .г’ • .*
этих расстояниях происходит переход от традиционной: иуклон-мезон-ной картины ядра к ситуации, когда нуклоны теряют свою индивидуальность и возможно проявление ненуклоиных'степеней свободы в ядрах: Следовательно, исследование структуры ядер на малых расстояниях необходимо для построения, реалистичной теории сильных взаимодействий.
Как правило описание структуры легких ядер начинается с создания нуклон-нуклонного (ДГАГ) потенциала и нуклонной модели я;фа. Сравнивая предсказания модели с экспериментальными результатами, можно проверить правильность выбора нуклон-нуклонного потенциала и используемой модели взаимодействия нуклонов. Такая схема'применима на больших расстояниях между нуклонами. Однако, на расстояниях, когда нуклоны в ядре могут перекрываться, следует учесть несколько факторов. •
Во-первьтх, фундаментальные степени свободы сильного взаимодействия, кварки и глюоны, могут проявляться на. расстояниях, сравнимых с размером нуклона. На этом уровне к NN взаимодействию необходимо добавить вклад ненуклонных степеней свободы.
Во-вторых, на малых межнуклонных расстояниях следует учитывать релятивистские эффекты. ■
Для подробного описания структуры и свойств малонуклонных систем необходимо также учесть влияние разности масс кварков в изучаемой системе. Из разности масс кварков вытекают малые, но интересные эффекты, например, найденная разница в энергии связи зеркальных ядер [2] . •
5
Перечисленные ниже эксперименты и связанные о ними проблемы в описании-экспериментальных данных послужили мотивацией к измерению угловой зависимости поляризационных наблюдаемых реакции.
—)■ 3Нр, выполненных в рамках представленной диссертационной работы.
Первой частью мотивации является изучение высокоимпульсной спиновой части волновой функции гНе и гН на малых межнуклонных расстояниях. Второй частью мотивации является изучение структуры дейтрона на малых межнуклонных расстояниях.
Первые количественные модели нуклон-нуклопного взаимодействш! были созданы в начале СО-ых, вскоре после откры тия тяжелых мезонов. Главные свойства ядерных сил воспроизводились моделями, основанными на однобозонном обмене [3] . Однако эти модели не смогли хорошо описать некоторые фазы нуклон-иуклонного рассеяния, такие, например, как 1Р± и 3Г>2. В семидесятых годах были построены потенциалы, основанные на дисперсионных отношениях (Парижский [4]) и полевом приближении (Боннский [5] ), которые учитывали 27г-обмен. Оба из этих подходов дали неплохое описание экспериментальных данных [5] .
Интенсивные теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в последние десятилетия, привели к новому поколению реалистических NN потенциалов, таких как, АУ^ [6| , СБ-Вопп [7) , Мут I, II и 93 [3] . Главное их различие проявляется во внемассовом поведении нуклон-нуклонньгх сил. Эти NN потенциалы воспроизводят существующие данные по нуклон-нуклонному рассеянию вплоть до энергии 350 МэВ с беспрецедентной точностью. Однако, уже в упругом нук-лоп-дейтронном рассеянии имеются существенные разногласия между экспериментальными результатами и теоретическими предсказаниями, основанными на точном решении уравнений Фаддеёва с использование
ем только нуклон-нуклонных потенциалов. Эти разногласия наиболее существенны в области минимума поперечного сечения и при энергиях налетающих нуклонов более 60 МэВ [9]. Включение трехнуклонных сил (ЗОТ), основанных на обмене двумя 7Г мезонами, таких как ТМ-ЗЫКв или игЬапа-3№з, в теоретические расчеты устраняют многие из них. Однако, теоретические расчеты с использованием существующих моделей ЗИРв не воспроизводят данные но ряду поляризационных наблюдаемых. Ожидается, что детальное исследование структуры таких ядер как б, 3Я и 3Яе на малых межнуклонных расстояниях может пролить свет на причины разногласий между экспериментальными данными и теоретическими расчетами.
Среди легких ядер наиболее интенсивно исследован дейтрон. Такие характеристики как энергия связи, квадрупольный и магнитный моменты, среднеквадратичный радиус хорошо измерены экспериментально и неплохо воспроизводятся нерелятивистскими вычислениями с использованием нуклон-нуклонных потенциалов одно-бозоиного обмена.
Гораздо меньше существует данных с участием трехнуклонных систем (3// и 2Не), хотя они представляют собой важную основу для тестирования различных моделей NN взаимодействия и для изучения аспектов взаимодействия нуклонов в ядрах.
Проблемы, связанные с исследованием спиновой структуры трех-нуклонной связанной системы, заключаются в трудностях при изготовлении мишеней, отсутствии поляризованных пучков и поляриметров для измерения поляризации 3Я и 3 Не. Исследование структуры 3Н еще более затруднено из-за его радиоактивности.
Трехнуклонные системы 3Я и 3Яе имеют несколько интересных свойств. Они являются сильно связанными системами, и их основные со-
- Київ+380960830922