Множественное рождение пионов в полуинклюзивных событиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, доктор физико-математических наук Голохвастов, Александр Иванович

• Голохвастов, Александр Иванович
• доктор физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Голохвастов, Александр Иванович

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. KNO-скейлинг

1. Распределение по множественности

2. Асимптотический KNO-скейлинг

3. Внутреннее противоречие.

4. Корректный KNO-скейлинг

5. Приближенные следствия.

6. Взаимодействия е+е~ и рр

7. Данные SppS

8. Ядро-ядерные взаимодействия

9. Интегральное представление

10. Квантовая аналогия

Глава II. KNO-скейлинг в изоспиново связанных реакциях

11. Про блема

12. Приближенная модель

13. KNO-г-скейлинг.

14. Зависимость от энергии.

15. Нормировка прирлаб <4 ГэВ/с

16. Нуклон-нуклонные данные

17. Интегральное представление.

18. Аннигиляция

19. Множественность при аннигиляции —.

Глава III. Скейлинг полуинклюзивных событий в ^-взаимодействиях

20. Инвариантность быстротных спектров

21. Инвариантность полных спектров

22. Инвариантность концентрации нейтральных мезонов

23. Аппроксимация масштабного параметра.

24. Аппроксимации быстротных спектров

Гдава IV. Независимое рождение 7г~-мезонов в рр-взаимодействиях

25. Распределение Пуассона.

26. Независимое рождение

27. Множественность в интервалах

28. Изолированные интервалы

29. Корреляции вперед-назад

30. Корреляционная функция

31. Псевдокорреляции

32. Быстротные корреляции 7г~-мезонов

33. Поперечный импульс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Множественное рождение пионов в полуинклюзивных событиях»

Теория сильных взаимодействий пока не создана. Поэтому, в отличие от остальных взаимодействий, где эксперимент в основном проверяет предсказания и уточняет параметры теорий, в области исследования сильных взаимодействий, и особенно мягких процессов, к которым относится почти исключительно множественное рождение 7Г-мезонов, эксперимент пока относительно независим от теории и развивается по пути накопления и систематизации экспериментальных данных в возможно более широком диапазоне изменения условий и характера исследуемых величин: типа сталкивающихся частиц, первичной энергии, сорта и множественности рожденных частиц, их различных кинематических характеристик, корреляций между ними и т.д.

• Важную роль в феноменологической систематизации данных играет выявление законов подобия (скейлинговых законов), позволяющих свести к меньшему числу параметров эти многопараметрические экспериментальные данные, в чем собственно, и заключается одна из основных задач любой науки. Такое эмпирическое выявление общих свойств процессов, происходящих в разных условиях, заполняет промежуток между экспериментальными и теоретическими методами исследований, и представляет собой получение экспериментальных фактов из экспериментальных данных, в отличие от получения свободных параметров каких-либо моделей из этих лее данных.

Диссертация посвящена исследованию скейлинговых свойств множественного рождения пионов в элементарных взаимодействиях, на основе мировых данных, а также получению экспериментальных данных и расширению этой области исследования на ядро-ядерные взаимодействия (главы I-III). Точнее, в диссертации рассматриваются только закономерности множественного рождения тг-мезонов в полуинклюзивных процессах, т.е. в событиях с фиксированной множественностью этих пионов. Как показывает анализ корреляций (глава IV), инклюзивные данные имеют очень ограниченную информативную ценность.

Экспериментальный материал диссертации получен на установке СКМ-200 — ГИБС в пучках ядер 4.5 ГэВ/с на нуклон.

Основные результаты диссертации опубликованы в [1-13].

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Голохвастов, Александр Иванович

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Показано, что оригинальное определение понятия подобия дискретных распределений по множественности (п)Рп=Ф(п/(п)) (KNO-скейлинг) при конечных энергиях (средних множественностях) математически противоречит условию нормировки Ео°Рп=1. §§ 2, 3

2. Предложено непротиворечивое определение для дискретных распределений, совпадающее с обычным при (п)->оо: Рп= I P(m)dm,

J п где Р(т) — непрерывная KNO-инвариантная функция: (т)Р(т) = Ф(ш/(ш)). Это определение математически эквивалентно правилу квантования Борна-Крамерса — рецепту получения дискретных кванто-вомеханических величин из непрерывных классических. . §§4, 9, 10

3. Показано, что при таком определении понятия подобия, распределения по множественности отрицательных частиц (практически 7г~-мезонов) в неупругих рр-взаимодействиях подобны во всем экспериментально исследованном интервале энергий, начиная с пороговой. То лее получается для е+е~-аннигиляции. § б

4. Экспериментально получены распределения по множественности 7г~-мезонов в разных ядро-ядерных взаимодействиях при энергии пучка 3.7 ГэВ на нуклон. Обнаружено их подобие распределениям при большей энергии: аА при 3.7 А ГэВ и аа при 370 А и 520-Л ГэВ, а также С А при 3.7 А ГэВ и OA при 60 А и 200-А ГэВ. § 8

5. Предлолсено обобщение этого скейлинга для изотопически связанных реакций: Рп = \ P(m)dm, где е должно быть 0<£<1. § 13

J п—е

6. Показано, что при этом обобщении подобными оказываются распределения по множественности 7г~ (и 7г+) мезонов во всех нуклон-нуклонных и неаннигиляционных антинуклон-нуклонных взаимодействиях. Все они описываются одной и той же функцией Ф(^) и зависимостью масштабного параметра (ш) от энергии. Параметр е для разных реакций получается 0, 1/3 и 2/3. §§ 13-17

7. Показано, что этот обобщенный скейлинг выполняется также для распределений по мнолсественности 7г~ (и 7г+) мезонов во всех исследованных антинуклон-нуклонных реакциях аннигиляции. Они описываются одной и той же функцией Ф(^) и зависимостью масштабного параметра (га) от энергии (другими, чем для неаннигиляционных реакций). Параметр г для разных реакций получается 0, 1/2 и 1. §§ 18, 19

8. Предложен скейлинг полуинклюзивных спектров 7г~-мезонов в ^-взаимодействиях: показано, что двухпараметрическая зависимость формы быстротных спектров от энергии и множественности сводится к однопараметрической зависимости от некоторой функции этих величин. При одинаковом быстротном распределении совпадают также средний поперечный импульс и средняя энергия 7г~-мезонов, что дает основание предположить, что в этих событиях одинаковы и их полные дваждыдифференциальные спектры.§§ 20, 21, 23

9. Показано, что в этих полуинклюзивных событиях при разных п и д/s, но с одинаковыми распределениями 7г~ по быстроте, энергии и поперечному импульсу совпадают также относительные концентрации 7г°- и А'^-мезонов: (7гQ)n/z и {K^)n/z, где z=n/(n) для 7г~-мезонов. § 22

10. Показано, что из предположения о независимом рождении частиц или других объектов множественного рождения (кластеров, струй) не следует каких-либо ограничений на их распределения по множественности. Известное утверждение о распределении Пуассона получается из предположения о факторизации плотностей средней множественности, а не вероятности. § 25

11. Показано, что имеющиеся данные по многочастичным инклюзивным быстротным корреляциям 7г~-мезонов в рр-взаимодействиях: корреляциям вперед-назад, вправо-влево, распределениям по множественности в быстротных интервалах и в интервалах, отделенных пустыми промежутками, согласуются с предположением о независимом рождении 7г~-мезонов. §§ 27-29

12. В предположении об отсутствии каких-либо корреляций в полуинклюзивных событиях, получено хорошее описание опубликованных данных по различным двухчастичным инклюзивным быстротным корреляциям (псевдокорреляциям) 7г~-мезонов в рр-взаимодействиях, а также корреляциям по поперечным импульсам.§§ 30-33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Голохвастов, Александр Иванович, 2003 год

1. А.И.Голохвастов, Препринт ОИЯИ Р2-2002-92 (Дубна, 2002); ЯФ 66, 613 (аннот) (2003).

2. ГэВ: K.Ackerstaff et al., Z.Phys.C 75, 193 (1997). 183; 189 ГэВ: G.Abbiendi et a 1., Eur.Phys.J.C 16, 185 (2000). pp: 1-2 ГэВ/с: F.Shimizu et al., Nucl.Phys.A 386, 571 (1982). 2.2 ГэВ/с: A.M.Eisner et al., Phys.Rev. 138B, 670 (1965).

3. ГэВ/с: E.Pickup et al., Phys.Rev. 125, 2091 (1962).

4. ГэВ/с: E.L.Hart et al., Phys.Rev. 126, 747 (1962). 4 ГэВ/с: L.Bodini et al., Nuovo Cim. 58A, 475 (1968).

5. ГэВ/с: G.Alexander et al., Phys.Rev. 154, 1284 (1967).

6. ГэВ/с: E.R.Geilert, Preprint LBL-749 (Berkeley, 1972).

7. ГэВ/с: S.Danieli et al., Nucl.Phys.B 27, 157 (1971).

8. A.J.Buras et al., Phys.Lett.B 47, 251 (1973).

9. М.Джеммер, Эволюция понятий квантовой механики (Наука, Москва, 1985), с.192.87 88 [89 [90 [91 [92 [93 [94 [95 [96 [97 [98 [99 [100 [101 [102 [103 [104 [105 [106 [107 [108 [109 [110 [111 [112 [ИЗ [114 [115 [116 [117

10. K.M.Watson, Phys.Rev. 85, 852 (1952).

11. В.Г.Гришин, В.А.Никитин, М.И.Подгорецкий, Препринт ОИЯИ Р-480 (Дубна, 1960).

12. A.D'Innocenzo et al., Lett.Nuovo Cim. 28, 369 (1980).

13. Э.Ферми, Элементарные частицы (ИЛ, Москва, 1952).

14. E.Fermi, Progr.Theor.Phys. 5, 570 (1950); Э.Ферми, Научн. тр. (Наука, Москва, 1972).

15. R.M0ller, Nucl.Phys.B 74, 145 (1974).

16. V.Flaminio et al., Compilation рр, рр, CERN-HERA 84-01 (1984).

17. J.G.Rushbrooke, B.R.Webber, Phys.Rep. 44, 1 (1978).

18. E.Fermi, Phys.Rev. 92, 452 (1953).

19. A.Pais, Ann.Phys. 9, 548 (1960).

20. J.Salava, V.Simak, Nucl.Phys.B 69, 15 (1974).

21. Р.Ледницки, ЭЧАЯ 15, 617 (1984).

22. Ch. de la Vaissiere et al, Z.Phys.C 1, 3 (1979).

23. M.Baubillier et al, Nucl.Phys.B 163, 365 (1980).

24. S.Barshay, Y.Yamaguchi, Phys.Lett.B 51, 376 (1974).

25. M.Gazdzicki, Z.Phys.C 66, 659 (1995).

26. Z.Koba, H.B.Nielsen, P.Olesen, Phys.Lett.B 38, 25 (1972).

27. C.Bromberg et al, Nucl.Phys.B 107, 82 (1976).

28. B.Y.Oh et al., Nucl.Phys.B 116, 13 (1976).

29. T.Kafka et al., Phys.Rev.D 16, 1261 (1977).

30. C.M.Bromberg et al., Phys.Rev.D 9, 1864 (1974).

31. J.Hanlon et al., Nucl.Phys.B 52, 96 (1973).

32. J.Whitmore, Phys.Rep.C 27, 187 (1976).

33. G.J.Alner et al., Z.Phys.C 33, 1 (1986).

34. D.B.Smith, Preprint UCRL-20632 (Berkeley, 1971).

35. G.Arnison et al, Phys.Lett.B 118, 167 (1982).

36. A.Breakstone et al., Phys.Lett.B 132, 463 (1983).

37. V.V.Aivazyan et al., Phys.Lett.B 209, 103 (1988). 163j A.Breakstone et al., Europhys.Lett. 7, 131 (1988).

38. M.Boratav et al., Nucl.Phys.B 111, 529 (1976).

39. T.Kafka et al., Phys.Rev.D 19, 76 (1979).

40. K.Jaeger et al., Phys.Rev.D 11, 1756 (1975).

41. M.Alston-Garnjost et al., Phys.Rev.Lett. 35, 142 (1975).

42. J.W.Chapman et al., Phys.Lett.B 47, 465 (1973).

43. K.Jaeger et al., Phys.Rev.D 11, 2405 (1975).

44. A.Sheng et al, Phys.Rev.D 11, 1733 (1975).

45. H.Fesefeldt et al., Nucl.Phys.B 147, 317 (1979).

46. М.Ю.Боголюбский и др., ЯФ 50, 683 (1989).

47. V.V.Ammosov et al., Nucl.Phys.B 115, 269 (1976).

48. J.Allday et al, Z.Phys.C 40, 29 (1988).

49. H.Kichimi et al, Phys.Rev.D 20, 37 (1979).

50. M.Gazdzicki, Eur.Phys.J.C 8, 131 (1999).

51. J.L.Bailly et al., Z.Phys.C 22, 119 (1984).

52. K.Alpgard et a I, Nucl.Phys.B 103, 234 (1976).

53. D.Brick et al., Nucl.Phys.B 164, 1 (1980).

54. M.Asai et al., Z.Phys.C 27, 11 (1985).

55. W.Bell et al., Z.Phys.A 325, 7 (1986).

56. J.Benecke et al., Phys.Rev. 188, 2159 (1969).

57. T.T.Chou, C.N.Yang, Phys.Rev.Lett. 25, 1072 (1970).

58. M.E.Grypeos et al., ЭЧАЯ 32, 1494 (2001).

59. R.P.Feynman, Phys.Rev.Lett. 23, 1415 (1969).

60. Ю.П.Никитин, И.Л.Розенталь, Теория множественных процессов (Атомиздат, Москва, 1976).

61. E.Fermi, Phys.Rev. 81, 683 (1951).

62. G.Giacomelli, Int.J.Mod.Phys.A 5, 223 (1990).

63. R.E.Ansorge et al, Z.Phys.C 43, 357 (1989).

64. A.Breakstone et al., Phys.Lett.B 132, 458 (1983).

65. ZEUS Coll., S.Chekanov et alPhys.Lett.B 510, 36 (2001).

66. HI Coll., C.Adloff et al., Eur.Phys.J.C 5, 439 (1998).

67. K.G.Wilson, Preprint CLNS-131 (Cornell, 1970).

68. C.E.DeTar, Phys.Rev.D 3, 128 (1971).

69. A.H.Mueller, Phys.Rev.D 4, 150 (1971).

70. A.Bassetto et al., Nucl.Phys.B 34, 1 (1971).

71. L.Caneschi, Nucl.Phys.B 35, 406 (1971).

72. Г.Крамер, Математические методы статистики (Мир, М., 1975).

73. Э.А.ДеВольф, И.М.Дремин, В.Киттель, УФН 163, 1 (1993).

74. W.Ko, Phys.Rev.Lett. 28, 935 (1972).

75. G.F.Chew, A.Pignotti, Phys.Rev. 176, 2112 (1968).

76. L.Stodolsky, Phys.Rev.Lett. 28, 60 (1972).

77. T.T.Chou, C.N.Yang, Phys.Rev.Lett. 55, 1359 (1985).

78. A.Giovannini, L.Van Hove, Z.Phys.C 30, 391 (1986).

79. M.Adamus et al., Phys.Lett.B 177, 239 (1986).

80. M.Adamus et al., Z.Phys.C 37, 215 (1988).

81. F.Dengler et al., Z.Phys.C 33, 187 (1986).

82. A.Breakstone et a I, Nuovo Cim.A 102, 1199 (1989).

83. M.Adamus et al, Phys.Lett.B 205, 401 (1988).

84. V.V.Aivazyan et al., Z.Phys.C 42, 533 (1989).

85. D.Zieminska, Phys.Rev.D 27, 502 (1983).

86. В.В.Аммосов и др., ЯФ 23, 341 (1976).

87. V.V.Aivazyan et al., Z.Phys.C 51, 167 (1991).

88. G.I.Kopylov, Phys.Lett.B 50, 472 (1974).

89. M.Adamus et al, Z.Phys.C 37, 347 (1988).

90. С.А.Азимов и др., Множественные процессы при высоких энергиях (Изд. "Фан", Ташкент, 1976) с. 120.

91. E.L.Berger et al., Phys.Rev.D 6, 2580 (1972).

92. M.Gyulassy et al., Phys.Rev.C 20, 2267 (1979).

93. В.В.Аммосов и др., Препринт ИФВЭ М-16 (Серпухов, 1975).

94. E.L.Berger et al., Phys.Rev.Lett. 29, 675 (1972).

95. J.Erwin et al., Phys.Rev.Lett. 33, 1443 (1974).

96. C.M.Bromberg et al., Phys.Rev.D 10, 3100 (1974).

97. R.Singer et al., Phys.Lett.B 49, 481 (1974).

98. T.Ferbel, Preprint C00-3065-91 (Rochester, 1974).

99. L.Foa, Phys.Rep.C 22, 1 (1975).

100. B.Y.Oh et al., Phys.Lett.B 56, 400 (1975).

101. U.A.Wiedemann, U.W.Heinz, Phys.Rept. 319, 145 (1999).

102. J.L.Bailly et al., Z.Phys.C 40, 13 (1988).

103. A.Breakstone et al., Mod.Phys.Lett.A 6, 2785 (1991).

104. A.Breakstone et al., Phys.Lett.B 114, 383 (1982).

105. J.Derre et al., Nuovo Cim.A 33, 721 (1976).

106. Е.Л.Фейнберг, УФН 104, 539 (1971).

107. F.T.Dao et al., Phys.Rev.Lett. 33, 389 (1974).

108. I.V.Ajinenko et al., Z.Phys.C 58, 357 (1993).