Оглавление
Введение. 14
1 Современный уровень исследований рождения К К пар. 19
1.1 ф-мезон. Правило Окубо-Цвейга-Изуки............................ 19
1.2 <2о//о(980)-резонансы.......................................... 28
1.3 KN взаимодействия и влияние Л(1405)-гиперона................... 44
2 Постановка эксперимента. 49
2.1 Ускоритель COSY................................................ 49
2.2 Спектрометр ANKE............................................... 51
2.3 Отбор А"+-мезонов.............................................. 58
2.4 Отбор высокоимпульсных частиц, коррелирующих с К* мезонами 63
2.5 Отбор К+К~ корреляций.......................................... 66
2.6 Идентификация реакций.......................................... 66
2.7 Аксептанс ANKE................................................. 68
2.8 Абсолютная нормировка.......................................... 69
3 рр —> ррК+ К~ 75
3.1 К~рр взаимодействие в конечном состоянии....................... 76
3.2 Инвариантная масса системы К+К~................................ 84
3.3 Полные сечения реакции......................................... 86
3.4 Эффект на пороге рождения ррК°К°............................... 88
4 рр -> dK+K° 94
4.1 Амплитуды и волны.............................................. 95
4.2 Решение с постоянными коэффициентами........................... 98
4.3 Влияние aj (980)-резонанса и K°d взаимодействия в конечном состоянии.................................................... 100
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
4.4 Полные сечения реакции....................................... 103
5 Проверка правила Окубо-Цвейга-Изуки 106
5.1 Сведения о рождении о;-мезона в рДг соударениях.............. 106
5.2 рп —> <1ф.................................................... 107
5.3 Отношение сечений роджения ф- и со-мезонов.................. 109
Заключение 111
А Кинематический фит
113
Список иллюстраций
1.1 Инвариантная масса системы К*К для реакции рр —» ррК+К~ [44]........................................................ 20
1.2 Кварковые диаграммы для реакций рр —► 7ги; и рр —> кф. В соответствии с правилом ОЦИ диаграмма 6) запрещена..................... 21
1.3 Кварковые диаграммы для реакций с выходом ss пары при различных поляризациях нуклонов....................................... 27
1.4 Сравнение распределения Флагге (1.14) с распределениями Лча-зова [53] (левая панель) и Оллсра [55] (правая панель)............. 31
1.5 Параметризация Ачазова для двух различных наборов констант связи (левая и правая панели) для a,Q (980) (пунктирная синяя линия) и aj(980) (сплошная красная линия)..................... 32
1.6 Слева - инвариантная масса системы тгт? для реакции рр —»
77777г0 [56]. Справа - для радиоактивного распада ф мезона [11]. . 32
1.7 Инвариантная масса системы 7Гг) для реакций тг~р —> TjTv+/K~n и тг~р —* rj7T°n [58]. Линией показана "лучшая"аппроксимация данных............................................................. 33
1.8 а) Диаграмма Далица для реакции рр —+ [66]. б) Спектр инвариантной массы системы К^уК± для реакции рр —»
K<fJK±тгт [66]. Непрерывная линия - лучший фит полученный в результате парциально-волнового анализа.......................... 36
1.9 Диаграмма Далица для реакции рр —► К+К~тг° при импульсе пучка 900 и 1640МэВ/с [74]................................. 38
1.10 Распределение по спектру инвариантной массы системы К+К~ для реакции рр —» К+К~тг° при импульсе пучка 900 и 1640МэВ/с [74]..................................................... 38
4
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
1.11 Спектры инвариантной массы тг+тг и К+К для реакций 3/ф —> свтг+7г“ и 3/ф —> [92,93|. Затемненная гистограмма вклад
3)ф —* адт, нсзатемненная - 3/ф —> а>/о(980).................. 40
1.12 Спектры инвариантной массы 7г+п~ и К+К~ для реакций 3/ф —♦ фтг+тг- и 3/ф — фК+1<- [941................................... 41
1.13 Длина К~р рассеяния полная (слева) и для рассеяния с 1=0 и 1=1 (справа). Контур демонстрируют томность, с которой эти величины известны на сегодняшний день [105].......................... 45
1.14 Слева - мнимая часть амплитуды рассеяния К~3 и К~р как функция импульса в системе центра масс реакций упругого рассеяния [106]. Сплошная линия решение для К~р полученное в К-матричном подходе. Пунктирная линия экстраполяция для К~с1. Справа - отношения распределений по инвариантным массам для систем К~р и К+ру полученных сотрудничеством СОВУ-11 при
измерении реакции рр —> ррК+ К~ [103|........................... 46
1.15 Рассчитанные KN и /?-ядерные потенциалы и уровни связанных состояний: Л(1405), 2*н и J.H для систем К р, К рр и К ррп соответственно [2|. Затемненные зоны отражают ширины состояний. Также показаны пороги эмиссии систем 7гЛ и тгЕ................. 48
2.1 Ускоритель COSY................................................. 50
2.2 Спектрометр ANKE................................................ 53
2.3 Схема пробежного телескопа...................................... 54
2.4 Детектор высокоимпульсных частиц (слева) и детектор отрицательно заряженных частиц (справа). ............................ 56
2.5 Структурная схема считывания одного канала...................... 57
2.6 Спектры значений 7&, Tm, QUi Qb, Qu + Qb для стопового счетчика #9. 59
2.7 Спектр вертикальных углов частиц в зарегистрированных теле-
скопах детектора низкоимпульсных частиц. Стрелками показаны границы "резки"по данному параметру. ...................... 60
2.8 Спектр времен пролета между стартовыми счетчиками, включен-
ными в аппаратный триггер, и стоповым счетчиком телескопа #13. 61
5
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
2.9 а) Спектр разницы времен прихода сигналов со стопового и вето счетчиков для телескопа #13. 6) Суммарный времяпролстный спектр для всех пробежных телескопов..................... 62
2.10 Суммарный времяпролстный спектр для бокового детектора. Стрелками показаны границы "резки"по данному параметру. . . 63
2.11 Зависимость - импульс” для частиц, регистрируемых в переднем детекторе.............................................. 64
2.12 Проекция двумерного распределения ”(Д£) импульс” на плоскость перпендикулярную к оси: а) протонной линии (без коррекции); б) протонной линии (с коррекцией); в) дейтронной линии (с коррекцией). При получении данных спектров использовалась техника "задержанного вето-сигнала"............................. 64
2.13 Рассчстнуя и экспериментально измеренная разницы прихода частиц на стоповые счетчики детекторов положительно и отрицательно заряженных частиц (слева). Справа, проекция на К+К~ дорожку. .......................................................... 67
2.14 Спектры недостающих масс систем зарегистрированных рК+К~ событий для рр взаимодействия при Тр = 2.65, 2.70 и
2.83 ГэВ,(слева направо)................................... 67
2.15 Спектр недостающих масс системы <И<+ для рр взаимодействия. 68
2.16 а) Спектр недостающих масс системы с£/('+7*Г_ для рс1 взаимодействия. Стрелками показаны пределы резки по прогонному нику. Ь) Инвариантная масса Кл К~ системы для отобранных р(1 —> (1К+К~р событий. Стрелками показаны пределы резки по пику от ф мезонов. Линия соответствует фоновому (но-ф-мезонному) вкладу, с) Распределение по импульсу нерегистри-руемого прогона в сравнении со слектаторной моделью, с!) Распределение событий реакции рп —> с1ф по энергии возбуждения. . 73
6
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
2.17 а) Распределение по углу для высокоимпульсных протонов для Тьеат = 2.83 GeV, и в = 6.25°. Линия показывает границы резки.
Ь) Спектр недостающей массы для высокоимпульсных протонов при в — 6.25°, ТЬеат = 2.83 GeV). Линия приведена для лучшей аппроксимации, с) Распределение событий но углу 0 для событий упругого рр-рассеяния. Линия показывает поведение диффс ренциального сечения рассеяния, с!) Светимость, полученная для различных углов 0. Линией показано среднее значение светимости. 74
3.1 Распределение по инвариантной массе системы К+К~ для реакции рр —> ррК+К~ для Т? = 2.65 ГэВ (а), 2.70 ГэВ (Ь) и
2.83 ГэВ (с). Пунктирная и штриховая кривые представляют вклад (^-мезона и нс-^-мезонную часть спектра, суммарное описание дается сплошной линией, следует заметить, что она не описывает точки в начале спектра....................................... 76
3.2 Распределения по инвариантной массе систем К+р (а) и К~р (Ь) и их отношение (с) для Тр = 2.66ГэВ (а), построенное для М(К+К~) < 1.01 ГэВ/с2. Штриховая линия показывает моделирование включающее только протон-i фотонное взаимодействие в конечном состоянии, а сплошная включает и К~р взаимодействие. (d) — распределение но относительному импульсу в системе двух протонов.................................................... 79
3.3 Отношение распределении но К~р и КА р инвариантным массам для М(К+К~) < 0.995 ГэВ/с2, 0.995 < М(К+К~) < 1.003 ГэВ/с2,
1.003 < М(К+К~) < 1.010 ГэВ/с2, 1.010 ГэВ/с2 < М(К+К~). Сплошной линией показаны результаты расчетов включающие К~рр взаимодействие в конечном состоянии для не-<£-мсзонных событий, штрихованная учитывает эффект К~р взаимодействия
в 20% случаях для <£-мезонных событий.......................... 80
3.4 Корреляция между вещественной и мнимой частями длины К~р рассеяния. Крест обозначает решение лучшую подгонку при а = 0 ±1.5 фм. Также приведены длины К~р рассеяния и соответствующие 1-сг-контуры для изосииглста и изотриплета, полученные в двухчастичных реакциях.............................................. 81
7
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
3.5 Отношение распределений по К~р и К+р инвариантным массам для Тр = 2.70ГэВ (а,Ь), и 2.83 ГэВ (с,с1), а также для данных коллаборации СОБУ-П е — ЮМэВ (е) и 28МэВ (Г). Насыщенную ф-мезонами часть спектра (1.01 < М(К+К~) < 1.03 ГэВ/с2) представлена на рисунках (Ь,с1) и бедная ими (остальное) на (а,с). Сплошной линией покачаны результаты расчетов включающие К~рр взаимодействие в конечном состоянии для нс-0-мезонных событий, штрихованная учитывает эффект К~р взаимодействия
в 20% случаях для 0-мезонпых событий............................. 82
3.6 Распределения по инвариантной массе систем рр (а,Ь) и К~рр (с.сі) и их отношение (е,Г) для Тр — (а) 2.65 ГэВ. Графики (а,с,е) построены для М(К+К~) < 1.01ГэВ/с2, а (Ь,с1,Г) для насыщенной <р-мезонами части спектра. Штриховая линия показывает моделирование включающее только протон-протонное взаимодействие в конечном состоянии, а сплошная включает и К~р взаимодействие............................................................ 84
3.7 Отношение распределений по К~рр и К^рр инвариантным массам для Тр ~ 2.70ГэВ (а,Ь), и 2.83 ГэВ (с,сі). Насыщенную (р-мезонами часть спектра (1.01 < М(К+К~) < 1.03ГэВ/с2) представлена на рисунках (Ь,с1) и бедная ими (остальное) на (а,с).Сплошной линией показаны результаты расчетов включающие К~рр взаимодействие в конечном состоянии для не-<£-меззонных событий, штрихованная учитывает эффект К~р взаимодействия в 20% случаях для ф-мезонных событий...................... 85
8
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
3.8 Энергетическая зависимость полного сечения для реакции рр —► ррф. (данные, полученные в этой работе, показаны белыми кружками; также белыми квадратиками приведены данные коллабо-раций Б18ТО [44]) и для реакции рп —> с1ф (черными кружки). Пунктирная линия показывает энергетическую зависимость трехчастичного фазового объема (реакция рр —» ррф), нормированную наточку с Тр = 2.83 С1еУ. Штриховая линия включает эффект рр взаимодействия в конечном состоянии, она нормировании на наилучшее согласие с представленными данными. Сплошная линия показывает энергетическую зависимость двухчастичного фазового объема для реакции рп —> (1ф, нормированную на наилучшее согласие с представленными данными (см. главу 5). . 87
3.9 Энергетическая зависимость полного сечения для реакции рр —> рр{К*К~}поп-ф. Данные, полученные в этой работе, показаны черными кружками. Также приведены данные коллабора-ций ГНЗТО (белые кружки) и СОБУ-П (черные кружки , белые кружки и трез'гольники). Штриховая линия показывает энергетическую зависимость четырехчастичного фазового объема, штрих-пунктирная включает эффект рр взаимодействия в конечном состоянии, а сплошная эффекты рр и К~р взаимодействия в конечном состоянии. Кривые нормированы на данные коллабо-
3.10 Неоднородность в спектре инвариантной массы каонной пары. Сплошная линия показывает теоретический расчет включающий упругое псрсрассеянис (К+К~ ^ К+К~) и перезарядку (К+К~ ^ К0К0). Пунктирная — только упругое перерассеянио.
3.11 Иллюстрация прямого (1) рождения Кл К пары, учет упругого иерерасссяния заряженных каонов (11) и зарядового обмена
рации 1)1 БТО
88
Штрих-пунктирная — эффект перезарядки
89
К* К“ ^ К0К0) (ііі)
91
9
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ
3.12 Энергетическая зависимость полного сечения реакции рр —» ррК+К~. Экспериментальные данные обозначены также как на рисунке 3.9. Штрих-пунктирная линия показывает энергетическую зависимость четырехчастичного фазового объема. Штриховая показана зависимость, полученная при использовании параметризации (3.1). Сплошная демонстрирует полную модель, включающую в себя выражение (3.1), поправленное на каонное исрерассеяние (3.7) с найденными параметрами (колонка 1 втаб-
4.1 Результаты подгонки параметров уравнения 4.3 для энергии возбуждения 47.4 МэВ. Здесь, (#/<•+, вд) углы вылета К+ мезона, дейтола и системы К+К° но отношению к направлению пучка в системе центра масс. Угол между относительным импульсом
4.2 То же что и на рисунке 4.1, но для энергии возбуждения 104.7 МэВ. 101
4.3 Дифференциальные сечения как функции инвариантных масс для реакции рр —► с1К+К° для энергии возбуждения 104.7МэВ. Линией показано решение с постоянными коэффициентами (для совместной подгонки). Также показано отношение /?°гі и К+й распределений как функция переменной АМ — М'іт(К<і)—тк—т.^102
4.4 Диаграммы для реакции рр—н1К+К°: а,Ь) соответствую'!' прямому рождению ао(980), включающего сильный эффект (тгт;, К К) рассеяния, с) отражает нерезонансное йК+К° рождение поправленное на КЛ взаимодействие в конечном состоянии. <1) включает
оба эффекта “перерассеяния”...................................... 103
4.5 Спектр инвариантной массы для реакции рр —> с1К+К° для данных, полученных при энергии возбуждения 104.7 МэВ, и их сравнение с результатами подгонки, проводившийся с использованием выражения 4.14 для обоих наборов данных. Пунктирная линия отражает результат для широкого, а штрих-пунктирная — для узкого ась(980)-резонанса. Результат подгонки без включения взаимодействий в конечном состоянии показан сплошной кривой. . 104
4.6 То же что на рисунке 4.5, но для данных на энергии возбуждения
лице 3.2)
93
системы К+К° и импульсом дейтона обозначен как Оф,
100
47.4 МэВ
104
10
- Київ+380960830922