Работа выполнена в Российском Научном Центре «Курчатовский Институт».
Официальные оппоненты:
Член-корреспондент РАН
доктор физико-математических наук, С.П.Денисов
(ИФВЭ)
Доктор физико-математических наук А.И. Малахов
(ОИЯИ)
Доктор физико-математических наук,
профессор гоСУ£АГ-с 'ЙИИДЯ В.И. Маиько
685ЯИ0 ГкІКА (РНЦ «Курчатовский
Институт»)
Ведущая организация: Научно-исследовательский v
ядерной физики им. .В.Скг МГУ им. М.В .Ломоносе
Защита состоится «;.5>Г oij _ 200' заседании диссертационного совета Д 52С V- -г Уг V
научном центре «Курчатовский Институт • ал; -у Ь> ■,
пл. Курчатова, Российский научный цен. Курча tv*
С диссертацией в виде научного доклада ч чне -библиотеке Российского научного центр-.
Диссертация разослана « Я й!
Ученый секретарь диссертационного совета Р'"'- ■- v
Доктор физико-математических наук A.J1. Барабанов
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы
Изучение физики адронных процессов было и остается одной из наиболее актуальных задач физики сильных взаимодействий. Особую роль во взаимодействии адронов играет иконное взаимодействие. Пион является самым легким и простым (безешшовым) адроном, и информация о процессах взаимодействия пионов с адронами и легкими ядрами даст возможность получить фундаментальные константы связи сильновзаимодснсгвующих частиц, а также служит инструментом для проверки теоретических подходов. Большой интерес представляют данные о взаимодействиях пионов при промежуточных и околопороговых энергиях, необходимые для сравнения с расчетами КХД при низких энергиях, предсказаниями моделей с нарушенной игральной симметрией и др. Эти данные входят в расчеты многих других процессов, в которые составной частью входят тюи-иуклояные и пион-ядерные взаимодействия.
В настоящей работе исследованы два аспекта физики пионов при промежуточных энергиях. Актуальность проблемы их изучения связана с поиском путей построения теории сильных взаимодействий.
Первых! из них является пион-пиониое взаимодействие. Важность изучения физики пион-пиенных взаимодействий определяется тем, что
вклад 47С-вершины входит практически во вес адронные процессы, и
поскольку 71-мезон - ядерный квант, то величина этого вклада весьма значительна.
В отсутствие иконных встречных пучков иди пи о иных мишеней
получение прямой экспериментальной информации о 7171-взаимодсйствии невозможно, и все сведения о нем получают только косвенными методами. До настоящего времени исследование процессов пионообразования при взаимодействии пиона с нуклоном остается
основным источником информации о 7ИГ-параметрах и единственным, позволяющим изучать это взаимодействие во всей области энергий.
ст отметить, что 7Г7С-рассеяние изучается уже более 30 лет, однако ■ экспериментальных данных весьма противоречива. В немалой • л это было связано с тем. что область околопороговых энергий для
. ч’.ссов типа 7ГЫ—оставалась слабо изученной. Вместе с гем
■мимо околопороговое поведение 7СЯ фаз рассеяния, и в особенности
I
значения длин рассеяния, позволяют в принципе ответить на вопросы, связанные со степенью нарушения хиральной симметрии и провести выбор конкретны* теоретических моделей. Так, например, недавний прогресс в развитии моделей с нарушенной киральиой симметрией (СЬРТ) и обобщенной киральной симметрией (ССЬРТ), приводящих, в частности, к различным выводам о массах кварков и величине скалярного кваркового конденсата, вновь потребовал точного знания длин пион-пионного рассеяния.
До недавнего времени точные данные о Я7С-взаимодсйствии вблизи порога практически отсутствовали, а совместная обработка большого массива имеющихся данных из различных экспериментов в рамках единого реалистичного подхода не была проведена.
Осуществление экспериментов по изучению процессов 7Тр—>7171п на мезонной фабрике ТКШМР, Канада, предоставило возможность провести необходимые исследования.
К этому направлению относится и часть работы посвященная процессам пионообразования при взаимодействии пиона с ядерной мишенью. Подученные результаты позволяют говорить о заметном отличии пион-пионного взаимодействия в вакууме и в ядерной среде.
Второй аспект физики пионов, исследовавшийся в представленной работе, связан с процессами двойной перезарядки пионов при ззаимодсйствии с ядрами гелия. До настоящей работы надежные данные о таких процессах при околопороговых энергиях практически отсутствовали. Проведенные исследования позволили изучить вопросы, связанные с возможным существованием ряда резонансных структур и глубже понять динамику адрон-адрониою взаимодействия.
Целью данной диссертации является исследование процессов пионообразования при взаимодействии заряженных пионов с протонами и
ядрами, изучение реакции 7СК —> 71ТИ'! при околопороговых и
промежуточных энергиях; определение параметров ТСТГ-взанмодействия, изучение процессов двойной перезарядки пионов на ядрах гелия
3Не(7Г\ 7Г) и ТНе(7С\ 7Г) для исследован!« возможного существования резонансных структур.
Научная новизна работы
1. Впервые в рамках единой методики и одного эксперимента проведен анализ 4-х каналов реакций 71*р —> ТС* 71 N энергетически-зависимым
2
и энергетичсскн-нсзависимым метолами с целью получения фаз 7Г7С
-рассеяния. Получены Б-, Р- и О- волновые фазы 7171-рассеяния в
области от порога до т„ = 1 ГэВ; определены параметры 7СЯ-рсзонансов.
2. По данным эксперимента Е624 в ТЯШМ!7, Канада, на большом
статистическом материале впервые получены значения 7С'7Г-ссчения в околопороговей области методом экстраполяции в пионньгй по.иос.
Показано, что экстраполяционный метод получения параметров 7171-рассеяния работает одинаковым образом как при импульсе
налетающего пиона < 300 МэВ/с, так и при большом (3 < рл < 12
ГэВ/с) импульсе. Определены длины Б- и Р-волнового Я7С-рассеяния.
3. Сформирована уникальная база данных по экспериментальным значениям тюн-лионных фазовых сдвигов в области от порога до 1 Г эВ дшшонной массы. База включает в себя вес имеющиеся в мире данные, в том числе и полученные в представляемой работе.
4. Развита методика использования общих принципов аналитичности, унитарности и кроссинг-симметрии на основе уравнений Роя
применительно к данным о ТСЯ-взаямодействии. Впервые проведен
анализ всех существующих экспериментальных данных по фазам 7Г71-рассеяиия от порога до т„ = 1 ГэВ с использованием разработанной методики. Определена область возможных значений Б- и Р-волновых
длин 7171-рассеяния, для которых, с одной стороны, полученные решения уравнений Роя адекватны существующим экспериментальным данным, с другой - являются самосогласованными и удовлетворяют принципам аналитичности, унитарности и кроссинг-симметрии.
5. Впервые на большом статистическом материале изучен процесс
(7Т.7Г7Г) на ядрах в широком диапазоне массовых чисел и
кинетических энергий налетающего пиона 240 < Тл < 320 МэВ. Показано, что пион-пионнос взаимодействие с изотопспином 0 в ядерной среде существенно отличается от вакуумного.
6. Впервые в области энергии ниже 100 МэВ экспериментально
исследованы процессы 3Не (7Г, 7і*)ппл, ^Нс (7С\ 7Г)Х с целью поиска возможных резонансных образований (сГ-бармен и тринейтрон).
3
Полученные экспериментальные данные являются наиболее точными в исследуемой области в настоящее время.
Личный вклад
Автор выступил инициатором, а впоследствии - одним из лидеров исследований, составивших основу диссертации, активно участвовал в идейной подготовке н практической реализации работ: проведении экспериментов и получении экспериментальных данных, обработке и анализе результатов, подготовке публикаций. Автором предложены и разработаны методика использования экстраполяционной техники для
получения информации о Я71-взаимодействии к данным —> 7С7Ш
реакций в околопороговой области, методика применения уравнений Роя к
анализу всей совокупности существующих данных о фазовых сдвигах 717С -рассеяния. Им было предложена и реализована идея о подготовке базы мировых данных по фазовым сдвигам пион-пиокиого рассеяния. Интерпретация полученных результатов также проводилась при активном личном участии автора.
Практическая ценность и реализация результатов
Информация о параметрах 7171-взаимодействия необходима для проведения расчетов многих сильно-взаимодействующкх процессов н является одной из наиболее фундаментальных. Выполненные в работе исследования представляют собой наиболее полное и последовательное изучение процессов пионообразования на протоне, являющееся до
настоящего времени основным источником информации о 717С-взаимодейсгвии. Представленные в работе экспериментальные данные в изучаемой области являются наиболее точными в мире на настоящий момент. Сформированная на основе как полученных в диссертационной работе, так и мировых данных, база фазовых сдвигов пион-пнонного рассеяния находит свое применение в работах рада других групп. Полученные результаты и разработанная методика позволили надежно
определить область возможных длин 7С7С-рассеяния, сечений различных
каналов 717С-рассеяния и значений фаз рассеяния от порога до т„ = 1 ГэВ. Эго будет способствовать выбору возможного сценария спонтанного нарушения киральной симметрии, что является ключевым пунктом для определения масс легких кварков и величины кваркового конденсата в вакууме. Результаты работы используются и будут использоваться в расчетах других процессов с вершиной, содержащей два и более пионов,
4
- Київ+380960830922