Содержание
Введение 2
1 Экспериментальная установка 7
1.1 Введение ............................................... 7
1.2 Область мишени ......................................... 9
1.3 Область магнита...................................... 11
1.4 Область ЬОБ.......................................... 12
1.5 Триггер ............................................... 12
1.6 Система сбора данных................................. 14
2 Метод парциально-волнового анализа 15
2.1 Основы метода ПВА.................................... 15
2.2 Примеры написания амплитуд........................... 18
2.3 Специфические черты ПВА реакции 7г~р —> и>тг~іг°р . . 25
2.4 Масс-зависимый ПВА .................................... 27
3 Исследование реакции т~р —» ип~п°р 31
3.1 Введение ............................................... 31
3.2 Отбор данных .......................................... 32
3.3 Поиск набора статистически значимых парциальных
волн................................................... 40
3.4 Результаты масс-независимого ПВА для каждого Jp . 42
3.5 Контроль выбранной модели ПВА и качества описания
установки ............................................. 57
3.6 Результаты масс-зависимого ПВА....................... 66
Заключение 80
1
Введение
Актуальность проблемы
Изучение свойств мезонных резонансов является одной из важнейших проблем адронной спектроскопии.
Существующие экспериментальные данные в основном согласуются с так называемой ”наивной” кварковой моделью, которая рассматривает мезоны как состоящие из пары кварк-антикварк. Вместе с тем актуален вопрос о существовании так называемых ” экзотических” мезонов.
Квантовая хромодинамика предсказывает существование связанных состояний отличных от ’’традиционных” мезонов (од) и барионов (дод). Например, два или три глюона могут быть связаны через обмен виртуальными глюонами. Такие связанные состояния нескольких глюонов называются глюболами. Возможны также связанные состояния глюона, кварка и антикварка - гибридные мезоны или просто гибриды (</од), и связанные состояния двух кварков и двух ангикварков -(одод). Все эти типы состояний называют ’’экзотическими” мезонами.
Квантовые числа экзотических мезонов могут принимать значения, невозможные для мезонов классических, состоящих из пары кварк-антикварк. Например, ,1РС (где .] - спин, а РС - соответственно Р и С чётпости) для экзотических мезонов могут быть 0 , О4' , 1““г, 2' ", 3“+.
Эта особенность может быть использована, и используется для поиска экзотических мезонов. Другим способом поиска экзотических состояний является заполнение мезонных октетов всеми известными состояниями. Обнаружение октета с несколькими частицами, занимающими одно и то-же место, будет являться указанием на экзотику. Третьим методом поиска экзотических состояний является изучение ширин рас-
2
пада различных состояний и обнаружение аномалий, указывающих на экзотику. Хорошим примером такого подхода является анализ мод распада состояний, содержащих 7 и 7]' мезоны [1, 2]. Поскольку г] является практически SU{3) синглетом, то он связан с глюонами сильнее, чем 77 мезон. На сильную связь 7' с глюонами указывает и большое отличие его массы от массы 7 мезона, хотя кварковый состав у них практически одинаков. Поэтому если какозг-либо объект распадается но каналу с 7}' мезоном более интенсивно, чем по каналу с 7 мезоном, то это может служить указанием на наличие в его структуре валентного глюона.
Изучение свойств пеэкзотических мезонов, а также вопрос о существовании экзотических связанных состояний важны для понимания фундаментальной природы строения вещества.
Эксперимент Е852, в котором были получены данные, используемые в представленном здесь анализе, является одним из экспериментов, в котором проводился поиск и изучение экзотических мезопиых состояний. Этот эксперимент проходил в Брукхейвенской Национальной Лаборатории (США) на Многочастичном Спектрометре (Multi-Particle Spectrometer), находящемся на ускорителе AGS.
Цель диссертационной работы
Целью данной работы является экспериментальное исследование реакции
Исследовались два промежуточных состояния данной реакции:
• а;(782)р(770)
у- -> w(782)p-(770), ш(782) -> тг+тГтг0, р“(770) — тГтг0 (0.3)
• bi(1235)ir
у- _ Ь°/-(1235)тг-/0> Ъ-> ш(782)тг0/-, о>(782) -»тг+тГтг0
(0.4)
(0.1)
т р —> Y р,
(0.2)
3
Практическая ценность и новизна данной работы
Изучение реакции (0.1) представляет интерес по ряду причин. Квантовая хромодинамика является чрезвычайно сложной и гибкой, теорией. Это, с одной стороны, делает ее весьма мощным средством при описании взаимодействий кварков и глюонов, но, с другой стороны, сильно затрудняет численные вычисления наблюдаемых величин. Для того, чтобы облегчить этот процесс, было разработано несколько моделей, которые призваны упростить вычисления и достаточно точно предсказать интересующие нас наблюдаемые величины. Одной из таких моделей является ”flux tube” модель [3, 4].
Эта модель рассматривает ”классический” мезон как кварк и антикварк, соединенные между собою ’’трубкой”, состоящей из виртуальных глюонов. У гибридного мезона, эта ’’трубка” испытывает колебательное возмущение. Такое представление позволяет упростить вычисления, сведя их к некоему подобию вычислений для гармонического осциллятора. Распад гибридного мезона совершается через разрыв возбужденной глюонной ’’трубки”. Модель предсказывает, что предпочтительными модами распада гибридного мезона будут распады па. две qq пары, из которых одна имеет L = 1 (L здесь - орбитальный момент в qq паре), а другая - L — 0. Примерами подобных мод распада являются моды распада 6i(1235)тг и /i(1285)flr. Flux tube модель предсказывает сильную связь гибридных мезонов с этими модами распада.
Впоследствии было разработано расширение модели [о], которое позволяло гибридным мезонам распадаться на две qq пары с L = 0. Примерами таких мод распада являются р(770)тг, 777т, г/7Г. Но надо заметить, что связь гибридных мезонов с этими модами распада гораздо меньше, чем с модами распада, содержащими qq пары с L = 1 и X = 0.
Как можно видеть из (0.4), исследуемая реакция является весьма преспективной с точки зрения поиска экзотических объектов. Необходимо отметить, что статистически значимые парциальные волны с квантовыми числами JFC = 1_+ были обнаружены в системах:
777Г- (Е179 группой КЕК [б], ВЕС ИФВЭ [11], Е852 в БНЛ [7, 8]), т}7г° (группой ГАМС ИФВЭ [45]),
4
//(958)тг- (ВЕС ИФВЭ [11]),
/1(1285)яг~ (ВЕС ИФВЭ [15, 14], Е818 [12], Е852 в БЫЛ [16]),
р{770)тг“ (ВЕС ИФВЭ [15], Е852 в БНЛ [10]).
В работах экспериментов Е818 [12] и Е852 [7, 8,10] был сделан вывод об указаниях на резонансную природу экзотических волн в системах /1(1285)7г-, 7/7Г“ и 7Г+7Г~7Г~. Однако, все эти результаты (опирающиеся на полученный из анализа рост фазы в экзотической волне) достигнуты в рамках достаточно ограниченных моделей ПВА с использованием ранга спиновой матрицы плотности, равного единице. Таким образом, к настоящему времени не существует ни одного твердо установленного факта наблюдения экзотических мезонов, и дальнейшее исследование волн с экзотическими квантовыми числами является весьма актуальным.
Кроме исследования экзотических объектов реакция (0.1) представляет определенный интерес и с точки зрения исследования свойств ’’классических” мезонов. В ней ожидается образование состояний с квантовыми числами 1Р = 0 ,2+,2 ,3+,4+. Исследование парциальных воли с вышеуказанными квантовыми числами может дать информацию о таких состояниях, как 7г2(2100),аз(1900),а4(2040), свойства которых в настоящее время слабо изучены, а также уточнить и расширить информацию об уже хорошо известных состояниях, таких как а2(1320),тг(1800).
Новизна, данной работы состоит в том, что:
• впервые изучена реакция (0.1) на протонной мишени;
• впервые для данной реакции проведен масс-зависимый анализ с одновременным включением в фит нескольких волн с различными
• впервые для данной реакции был проведен глобальный масс-зависимый анализ по методу максимального правдоподобия одновременно для всех событий из широкого массового интервала.
5
- Київ+380960830922