Образование электрон-позитронных пар в квазисвободных нейтрон-протонных столкновениях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Лапидус, Кирилл Олегович

• Лапидус, Кирилл Олегович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лапидус, Кирилл Олегович

Введение.

Глава 1. Релятивистская ядерная физика и спектроскопия лептонных пар

1.1. Фундаментальные проблемы теории сильных взаимодействий

1.2. Механизмы образования электрон-позитронных пар

1.3. Экспериментальные данные по рождению электрон-позитронных пар в ядро-ядерных столкновениях.

1.4. Тормозное излучение в нуклон-нуклонных столкновениях

1.4.1. Общая характеристика процесса.

1.4.2. Теоретические работы

1.4.3. Тормозное излучение в транспортных моделях

1.4.4. Экспериментальные данные по рождению электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных столкновениях

1.4.5. Экспериментальные данные по рождению фотонов в нейтрон-протонных столкновениях.

Глава 2. Установка ХАДЕС и методика анализа данных

2.1. Общие сведения.

2.2. Магнит.

2.3. Многопроволочные камеры MDC.

2.4. Детекторы времени пролета МЕТА.

2.4.1. TOF.

2.4.2. TOFino.

2.5. Черенковский детектор RICH.

2.6. Предливневый детектор Shower.

2.7. Годоскоп малых углов Forward Wall

2.8. Триггерная система.

2.8.1. Триггер первого уровня.

2.8.2. Триггер второго уровня.

2.9. Идентификация электронов и позитронов.

2.10. Отбор электрон-позитронных пар.

2.10.1. Эффективность регистрации электрон-позитронных

2.10.2. Комбинаторный фон.

2.10.3. Абсолютная нормировка.

2.10.4. Систематические погрешности.

2.11. Pluto-моделирование.

2.11.1. Подпороговое рождение 77-мезона в дейтрон-протонных столкновениях.

2.11.2. Взаимодействие в конечном состоянии.

Глава 3. Выделение нейтрон-протонных столкновений.

3.1. Экспериментальные условия

3.2. Использование дейтрона в качестве источника нейтронов . 55 3.2.1. Общие свойства дейтрона.

3.2.2. Импульсное приближение.

3.2.3. Условия применимости импульсного приближения

3.2.4. Экспериментальные данные по применимости импульсного приближения в процессах фрагментации дейтронов

3.3. Моделирование годоскопа малых углов и аксептанс к про-тонам-спектаторам.

3.4. Исследование применимости импульсного приближения

3.4.1. Восстановление импульса частицы.

3.4.2. Коррекция угловых наблюдаемых.

3.4.3. Угловые распределения.

3.4.4. Импульсные распределения

3.4.5. Импульсные распределения в системе покоя дейтрона

3.4.6. Угловые распределения в системе покоя дейтрона

3.4.7. Выводы по проверке

3.5. Критерии отбора квазисвободных нейтрон-протонных столкновений

Глава 4. Обсуждение результатов

4.1. Дифференциальные сечения выхода электрон-позитронных

4.2. Мультидифференциальный анализ.

4.3. Сравнение с данными протон-протонных столкновений

4.4. Сравнение экспериментальных данных и модельных расчетов

4.4.1. Минимальный набор источников

4.4.2. Учет процесса тормозного излучения.

4.5. Сравнение с СС-данными.

4.6. Непосредственное сравнение пр- и СС-спектров.

4.7. Обсуждение возможных причин расхождения данных и теоретических расчетов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Образование электрон-позитронных пар в квазисвободных нейтрон-протонных столкновениях»

Актуальность работы. За прошедшие 20 лет спектроскопия лептон-ных пар {е+е~, ц+[л~) в нуклон-нуклонных, нуклон-ядерных и ядро-ядерных столкновениях сформировала отдельное направление в физике высоких энергий. Изучение адронной материи с помощью лептонных пар обладает значительным преимуществом по сравнению с другими методами экспериментальных исследований, поскольку лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях и несут информацию о происходящих процессах без искажений.

Развитие экспериментальной программы на протяжении этих лет в значительной мере определялось созданием все более мощных ускорителей. Начиная с пионерского эксперимента DLS, на ускорителе Bevalac (Беркли), в котором в начале 90-х годов XX века исследовался выход элек-трон-позитронных пар в столкновениях ядер при кинетической энергии пучка 1 ГэВ/нуклон были последовательно пройдены значения энергии ■ф = 17,1 ГэВ/нуклон (эксперименты NA38/50, CERES и NA60, ускоритель SPS), л/s = 200 ГэВ/нуклон (эксперимент PHENIX, коллайдер RHIC). В ближайшем будущем можно ожидать данных с установки ALICE на кол-лайд ере LHC, -yß = 5,5 ТэВ/нуклон.

В то время как значительные усилия направлены на исследование выхода электрон-позитронных пар в столкновениях тяжелых ядер при очень высоких энергиях, ситуация при промежуточных энергиях представляется недостаточно изученной. Так, до последнего времени оставалось нерешенной проблема, обнаруженная в эксперименте DLS: в области инвариантных масс M > 140 МэВ/с2 выход электрон-позитронных пар, зарегистрированный в столкновениях ядер углерода при кинетической энергии пучка

1 ГэВ/нуклон, значительно превышает ожидаемый суммарный вклад от распадов адронов. Для проверки результатов были проведены аналогичные измерения на установке ХАДЕС, обладающей лучшим аксептансом (85% в диапазоне полярных углов 18-85°) и массовым разрешением («2.5%). Результаты показали хорошее согласие с данными, полученными на установке DLS. Следовательно, достоверность экспериментальных данных не вызывает сомнений.

Принципиальный вопрос заключается в том, является ли наблюдаемое в столкновениях легких ядер расхождение экспериментальных данных и теоретических расчетов проявлением эффектов ядерной среды, формируемой в столкновениях. Различные теоретические модели, в том числе учитывающие такие эффекты как перерассеяние частиц и модификацию их свойств в ядерной среде, были неспособны объяснить наблюдаемое расхождение.

С другой стороны, возможная причина расхождения заключается в неправильном учете процессов образования электрон-позитронных пар в нуклон-нуклонных столкновениях. В частности, нейтрон-протонные столкновения в области кинетических энергий пучка ~ 1 ГэВ/нуклон плохо изучены как с экспериментальной, так и с теоретической точки зрения. Так, до последнего времени отсутствовали измерения выхода лептонных пар в нейтрон-протонных столкновениях. В то же время, нейтрон-протонные взаимодействия представляют особый интерес, поскольку в этом канале предсказывается значительная роль процесса тормозного излучения, для которого теоретические работы дают противоречивые оценки сечения [1-3].

Таким образом, экспериментальное исследование образования электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных столкновениях является актуальной научной проблемой, в ходе решения которой необходимо получить ответы на ряд вопросов:

1. Существует ли и насколько значительна разница между выходом электрон-позитронных пар в протон-протонных и нейтрон-протонных столкновениях при одинаковых энергиях?

2. Способны ли существующие теоретические модели описать рождение электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных столкновениях?

3. Возможно ли объяснить "аномальный" выход электрон-позитронных пар в столкновениях ядер углерода при энергии 1 ГэВ/нуклон суперпозицией процессов, происходящих в нуклон-нуклонных взаимодействиях, или же он обусловлен коллективными процессами, уникальными для ядро-ядерных столкновений?

Целью диссертационной работы является экспериментальное изучение образования электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных взаимодействиях по данным эксперимента ХАДЕС, полученным в 2007 году на пучке дейтронов с энергией 1,25 ГэВ/нуклон, налетающем на протонную мишень.

Научная новизна.

1. Впервые проведено исследование выхода электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных столкновениях по экспериментальным данным, полученным на установке ХАДЕС.

2. Впервые по данным одного эксперимента произведен сравнительный анализ выхода электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных, протон-протонных и ядро-ядерных столкновениях.

Практическая значимость.

1. Методика выделения квазисвободных реакций с помощью годоскопа малых углов, развитая в диссертационной работе, может быть использована при проведении будущих экспериментов.

2. Полученные дифференциальные сечения выхода электрон-позитрон-ных пар необходимы для проверки теоретических моделей, описывающих нейтрон-протонные взаимодействия.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

1. Методика отбора квазисвободных нейтрон-протонных реакций с образованием электрон-позитронных пар при помощи регистрации спек-таторного протона на малых углах.

2. Дифференциальные сечения рождения электрон-позитронных пар в квазисвободных нейтрон-протонных столкновениях как функции инвариантной массы, поперечного импульса и быстроты. г

3. Отношение выхода электрон-позитронных пар в нейтрон-протонных и протон-протонных столкновениях при одинаковой энергии столкновений.

4. Сравнение экспериментальных результатов с модельными расчетами.

5. Объединенный анализ выхода электрон-позитронных пар в нуклон-нуклонных реакциях и столкновениях ядер углерода.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на

1. XIX Международной Балдннской Конференции "Релятивистская ядерная физика и квантовая хромодинамика" (ОИЯИ, г. Дубна, 2008 г.).

2. Научной сессии-конференции секции ЯФ ОФН РАН "Физика фундаментальных взаимодействий" ГНЦ ИФВЭ (г. Протвино, 2008 г.).

3. 51-й Научной Конференции МФТИ (Россия, г. Долгопрудный, 2009 г.).

4. Трех международных совещаниях Коллаборации ХАДЕС (Кипр, г. Айя-Напа, 2007 г.; Германия, С81, г. Дармштадт, 2008 г.; Португалия, г. Сесимбра, 2009 г.).

5. 4-й международной летней школе Коллаборации ХАДЕС.

6. Специализированных семинарах ИЯИ РАН.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 печатных работах [4-12].

Личный вклад автора.

Личный вклад автора в результаты, выносимые на защиту, является определяющим.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 119 страниц. Диссертация содержит 55 рисунков, 2 таблицы и список литературы из 96 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Лапидус, Кирилл Олегович

3.4.7. Выводы по проверке

Для проверки применимости импульсного приближения в условиях рассматриваемого эксперимента по рождению электрон-позитронных пар в квазисвободных нейтрон-протонных столкновениях было проведено систематическое исследование и сравнение с предсказаниями генератора Pluto ряда угловых и импульсных распределений. Большей частью экспериментальные результаты согласуются с общими ожиданиями и хорошо описываются моделированием. Это позволяет сделать вывод, что полученные данные можно интерпретировать в рамках импульсного приближения.

Таким образом, рождение электрон-позитронных пар в дейтрон-протонных столкновениях с энергией 1,25 ГэВ/нуклон с регистрацией заряженной частицы в диапазоне углов 0,33° < в < 7,17° можно рассматривать в рамках суперпозиции квазисвободных нейтрон-протонных и протон-протонных столкновений.

Далее будет обсуждаться процедура подавления вклада канала протон-протонных столкновений с помощью ограничений на величину импульса спектатора, зарегистрированного в

3.5. Критерии отбора квазисвободных нейтрон-протонных столкновений

Для подавления канала квазисвободных протон-протонных столкновений были разработаны соответствующие критерии отбора, и изучена их эффективность и степень режекции протонов.

Разделение каналов нейтрон-протонных и протон-протонных столкновений основано на наложении ограничений на восстановленный импульс регистрируемой заряженной частицы, в предположении, что был зарегистрирован протон. Основная идея заключается в том, что в случае протон-протонных столкновений, протоны реакции имеют характерную величину кинетической энергии, меньшую, чем 1,25 ГэВ (или, аналогично, импульс, меньший чем 1,97 ГэВ/с). Поскольку ранее было показано, что процедура моделирования адекватно воспроизводит целый ряд экспериментальных распределений, то исследовать эффективность алгоритма и чистоту выделяемых нейтрон-протонных реакций можно, используя моделированные данные, в которых имеется возможность контролировать тип реакции, ассоциированный с регистрируемой частицей.

На рис. 3.12 приведено импульсное распределение зарегистрированных в Р\¥ частиц, отдельно для протон-протонных (пунктирная линия) и нейтрон-протонных (сплошная линия) реакций. Хорошо видно, что даже в отсутствие ограничений доля протон-протонных столкновений достаточно мала. -чл. I,,,-1 и I ,

1000 2000 3000 4000 р, МеУ/с

РР пр

Рис. 3.12. Спектр импульсов протонов, зарегистрированных в Пунктирной и сплошной линией показаны вклады протон-протонных и нейтрон-протонных столкновений соответственно

Далее для отбора нейтрон-протонного канала накладывались импульсные ограничения. Величина ограничения сверху была выбрана достаточно большой и зафиксирована при значении 2,6 ГэВ/с. Это ограничение сверху позволяет удалить легкие частицы с очень большими значениями восстановленного импульса (например, электроны, позитроны и гамма-кванты, которые, с небольшой эффективностью, могут быть зарегистрированы в

Далее, с целью поиска оптимальных параметров, был исследован ак-септанс к нейтрон-протонной и протон-протонной реакции и доля каждого типа реакции в общем спектре электрон-позитронных пар в зависимости от значения импульсного ограничения снизу.

Полученные зависимости для двух массовых компонент приведены на рис. 3.13. Хорошо видно, что с ростом ограничения снизу возрастает чистота выделяемых нейтрон-протонных реакций (за счет уменьшения ак-септанса к протон-протонным реакциям). Однако при значениях нижнего

Р\У) ограничения, превышающих величину 1,6 ГэВ/с, начинает также резко падать аксептанс к нейтрон-протонному каналу. Иными словами, ценой очень жесткого отбора (и потери большой части статистики) можно получить очень чистый образец.

В качестве оптимального значения импульсного ограничения снизу была выбрана величина 1,6 ГэВ/с, обеспечивающая хорошую чистоту получаемого образца при сохранении возможно большей доли событий. Численные характеристики эффективности ограничений и чистоты отбора нейтрон-протонных реакций приведены в таблице 3.1. Также очень важно отметить, что итоговый диапазон импульсных ограничений 1,6 < р < 2,6 ГэВ/с получается достаточно широким, что исключает внесение искусственных ограничений в силу выбора специфической кинематики реакции. Усредненная по массовым диапазонам доля нейтрон-протонных реакций, удовлетворяющих наложенному ограничению, составляет величину

Мпр 84%. (3.4)

Таким образом, теряется небольшая часть нейтрон-протонных реакций (ср. 3.1).

Наконец, отметим, что согласно процедуре нахождения импульса, описанной в 3.4.1, легким или безмассовым частицам (электроны, позитроны, гамма-кванты1) будет присваиваться очень большое значение импульса. Таким образом фон от этих частиц также будет эффективно подавляться с помощью импульсных ограничений.

1 как сцинтилляционный детектор способен регистрировать гамма-кванты хотя и с очень малой эфф ективностью np M < 150 MeV/c2 I 1.;

1.1Е it 4

0.8E 0.7: o.6;

0.5: 0.4: er

0-0

•о© acceptance ■ £> ■ share in cocktail ■ i ■ '' i * ■ * t'« ■ I»■ ■ I' ■ ' I ■ ' * I ■ »■ t' * ■ i»»■ i' ""0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Low momentum cut, GeV/c pp M < 150 MeV/c2 | 0.3 v0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Low momentum cut, GeV/c np M > 150 MeV/c2 |

1.2c

1.1 1

0.! 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

O-©

0^00-0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Low momentum cut, GeV/c pp M > 150 MeV/c2 | 0.3i

0.25

0.15

0.05f)1 ' ' ■ 1 ' ■ ' 1 ' f ' ' ■ ' I 1 ■ ' ' 1 1 1 ■ 1 ■ 1 1 1 1 ■ ■ 1 iH^igW^I I I

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Low momentum cut, GeV/c

Рис. 3.13. Зависимость аксептанса к различным каналам столкновений (сплошные линии) и их доли в общем выходе электрон-позитронных пар (штриховые линии) в зависимости от значения нижней границы импульсного ограничения. Вверху показаны нейтрон-протонные столкновения, внизу протон-протонные столкновения. Левый и правый столбцы иллюстрируют случаи Мее < 140 МэВ/с2 и Мее > 140 МэВ/с2 соответственно

Тип реакции Массовый диапазон, МэВ/с2 АСС, % SHARE, % п + р

86

97

М < 140 р + р 6 3 п + р

83

99

М> 140 р + р 4 1

Заключение

В рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты:

• Внесены изменения в стандартное программное обеспечение ХА-ДЕС, которые позволили проводить анализ образования электрон-позитронных пар с учетом информации, поступающей с годоскопа малых углов Р\¥.

• Создана программа, моделирующая отклик годоскопа Р\¥, в которой учитывается его геометрия, гранулярность и временные разрешения индивидуальных сцинтилляционных детекторов.

• Изучен аксептанс к спектаторным протонам для реакции дейтрон-протонных столкновений при энергии пучка 1,25 ГэВ/нуклон. Он составил величину Арц? ~ 89%.

• Проведено детальное сравнение ряда кинематических распределений протонов-спектаторов, наблюдаемых в Р"\У, с предсказаниями РкПо-моделирования. Показано, что в диапазоне применимости импульсного приближения РкШэ-моделирование хорошо воспроизводит экспериментальные данные.

• В качестве критерия отбора квазисвободных нейтрон-протонных столкновений и подавления вклада квазисвободных протон-протонных столкновений предложены ограничения на величину импульса спектатор-ного протона, зарегистрированного в Исследованы эффективность и чистота отбора нейтрон-протонных реакций. Найдено оптимальное значение нижней границы импульсного ограничения, которое составило 1,6 ГэВ/с. Получен корректировочный фактор, компенсирующий потери реакций за счет аксептанса и наложенных импульсных ограничений, Рр\у = 1/0, 84.

Проведен анализ систематической погрешности, возникающей за счет неопределенности в величинах эффективности регистрации и временного разрешения Она составила величину сгрц? ы 10%.

Получены дифференциальные сечения выхода электрон-позитронных пар в зависимости от инвариантной массы, поперечного импульса и быстроты пары. Проведен анализ поведения спектров в зависимости от ограничений, накладываемых на кинематические свойства про-тона-спектатора. Показано, что ограничение на угол вылета протона-спектатора в 2 градуса не влияет на форму наблюдаемого массового распределения.

Сопоставлены данные, полученные в нейтрон-протонных и протон-протонных столкновениях. Обнаружена значительная изоспиновая зависимость выхода электрон-позитронных пар.

Проведено сравнение распределения по инвариантной массе с результатами РЬЛо-моделирования. Показано, что:

- подпороговое рождение //-мезона не может служить причиной наблюдаемого эффекта;

- учет процесса тормозного излучения согласно современным теоретическим моделям необходим для описания полученных спектров, однако не достаточен.

Перспективы дальнейших исследований

В 2009 году установка ХАДЕС подверглась значительной модернизации с целью подготовки для проведения экспериментов с тяжелыми ядрами. Была полностью перестроена система сбора информации (DAQ), электронные компоненты детекторов; значительные изменения произошли также в программном обеспечении эксперимента, прежде всего в части реконструкции треков частиц.

Система времени пролета TOFINO в 2009—2010 гг. была заменена камерами на резистивных стеклах (RPC) [94, 95]. RPC обладает двумя значительными преимуществами по отношению к TOFino. Прежде всего, это очень высокая гранулярность, которая позволяет регистрировать заряженные частицы в условиях высокой множественности, характерных для столкновений тяжелых ядер. Также RPC обладает прекрасным временным разрешением 80 пс), что значительно улучшит качество идентификации частиц.

Годоскоп малых углов FW, который в dp-сеансе был успешно использован для выделения квазисвободных нейтрон-протонных столкновений, будет осуществлять регистрацию протонов-спектаторов в ядро-ядерных столкновениях, что обеспечит возможность восстановления плоскости реакции [96]. Это позволит исследовать азимутальную анизотропию выхода образованных частиц. Особый интерес здесь представляют странные частицы. Существует также уникальная возможность исследования азимутальной анизотропии электрон-позитронных пар.

Первый эксперимент по изучению столкновений тяжелых ядер планируется провести осенью 2010 года. Предполагается исследование двух систем: Ag + Ag при энергии 1,65 ГэВ и Аи + Аи 1,25 ГэВ. После 10 лет исследований ХАДЕС перейдет к наиболее важным экспериментам. Можно надеяться, что в будущих исследованиях будут обнаружены проявления восстановления киральной симметрии в плотной ядерной среде.

Хотя в ближайшие несколько лет основное направление исследований задается тяжелыми системами, программа по изучению элементарных ад-рон-адронных реакций на установке ХАДЕС не исчерпана. Обсуждается изучение дейтрон-протонных столкновений при энергии 1,65 ГэВ/нуклон. Кроме того, планируются эксперименты с пионным пучком, в которых будут изучаться свойства векторных мезонов при нормальной ядерной плотности.

Предполагается, что после завершения программы исследований на ускорителе SIS-18 установка ХАДЕС продолжит измерения на строящемся ускорителе SIS-100, который обеспечит энергии столкновений до 8 ГэВ/нуклон.

Благодарности

Мне никогда не оплатить доброты моего покойного учителя В. М. Емельянова, по предложению которого я начал заниматься физикой высоких энергий.

Моему научному руководителю Ф. Ф. Губеру я благодарен за уникальную возможность стать участником эксперимента ХАДЕС, первоклассную исследовательскую задачу и идеальные условия для работы.

Заведующему лабораторией мезоядерных взаимодействий А. Б. Куре-пину я благодарен за всестороннюю поддержку и постоянный интерес к работе.

Я очень обязан М. Б. Голубевой, А. П. Ивашкину и А. С. Садовскому за большую помощь в вопросах анализа экспериментальных данных.

Всем моим коллегам по Коллаборации ХАДЕС в России и за рубежом я признателен за продуктивное сотрудничество и дружеское отношение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лапидус, Кирилл Олегович, 2010 год

1. Shyam R., Mosel U. Role of baryonic resonances in the dilepton emission in nucléon nucléon collisions // Phys. Rev. 2003. Vol. C67. P. 065202.

2. Kaptari L. P., К. B. Di-electron bremsstrahlung in intermediate-energy p n and D p collisions // Nucl. Phys. 2006. Vol. A764. Pp. 338-370.

3. Shyam R., Mosel U. Dilepton production in nucleon-nucleon collisions revisited // Phys. Rev. 2009. Vol. C79. P. 035203.

4. Spataro S., ., Lapidus K. et al. Dielectron spectroscopy at 1-A-GeV to 2-A-GeV with HADES // Eur. Phys. J. 2008. Vol. A38. Pp. 163-166.

5. Лапидус К.О., Емельянов В.М. Образование дилептонов малых масс в столкновениях релятивистских тяжелых ионов // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2009. Vol. 40. Р. 63.

6. Galatyuk Т.,., Lapidus К. et al. Recent results from HADES on electron pair production in relativistic heavy-ion collisions // PoS CPOD2009. 2009. P. 045.

7. Przygoda W., ., Lapidus K. et al. Dielectron production at 1-2-AGeV with HADES // Nucl. Phys. 2009. Vol. A827. Pp. 347c-349c.

8. Ramstein В., ., Lapidus К. et al. Study of elementary reactions with the HADES dielectron spectrometer // Acta Phys. Polon. 2010. Vol. B41. Pp. 365-378.

9. Agakishiev G., ., Lapidus K. et al. Origin of the low-mass electron pair excess in light nucleus-nucleus collisions // Phys. Lett. 2010. Vol. B690. Pp. 118-122.

10. Лапидус К. О. Исследование образования электрон-позитронных пар в нуклон-нуклонных взаимодействиях на установке ХАДЕС // Ядерная физика. 2010. Vol. 73, по. 6. Pp. 1021-1023.

11. Lapidus К. Investigation of the production of electron-positron pairs in nucleon-nucleon interactions with the HADES detector // Physics of Atomic Nuclei. 2010. Vol. 73, no. 6. Pp. 985-987.

12. Peskin M. E., Schroeder D. V. An Introduction to quantum field theory. Reading, USA: Addison-Wesley (1995) 842 p.

13. Shuiyak E. V. Correlation functions in the QCD vacuum // Rev. Mod. Phys. 1993. Vol. 65. Pp. 1-46.

14. Rapp R., Wambach J. Chiral symmetry restoration and dileptons in rela-tivistic heavy-ion collisions // Adv. Nucl. Phys. 2000. Vol. 25. P. 1.

15. Glozman L. Y. Restoration of chiral and U(l)A symmetries in excited hadrons // Phys. Rept. 2007. Vol. 444. Pp. 1-49.

16. Glozman L. Y. Alternative experimental evidence for chiral restoration in excited baryons // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 99. P. 191602.

17. Cohen T. D. Hadrons and Chiral Symmetry // Nucl. Phys. Proc. Suppl. 2009. Vol. 195. Pp. 59-92.

18. Gross D. J., Wilczek F. Ultraviolet behavior of non-abelian gauge theories // Phys. Rev. Lett. 1973. Vol. 30. Pp. 1343-1346.

19. Politzer H. D. Reliable perturbative results for strong interactions? // Phys. Rev. Lett. 1973. Vol. 30. Pp. 1346-1349.

20. Muroya S., Nakamura A., Nonaka C., Takaishi T. Lattice QCD at finite density: An introductory review // Prog. Theor. Phys. 2003. Vol. 110. Pp. 615-668.

21. Schafer T., Shuryak E. V. Instantons in QCD // Rev. Mod. Phys. 1998. Vol. 70. Pp. 323-426.

22. Brodsky S. J., de Teramond G. F. AdS/CFT and QCD. 2007.r

23. Polyakov A. M. String Representations and Hidden Symmetries for Gauge Fields 11 Phys. Lett. 1979. Vol. B82. Pp. 247-250.

24. Shuryak E. V. Quantum Chromodynamics and the Theory of Superdense Matter//Phys. Rept. 1980. Vol. 61. Pp. 71-158.

25. Satz H. Critical behavior in finite temperature // Phys. Rept. 1982. Vol. 88. P. 349.

26. Wambach J. The medium modification of hadrons //Nucl. Phys. 2005. Vol. A755. Pp. 198-208.

27. Cassing W., Bratkovskaya E. L., Rapp R., Wambach J. Probing the rho spectral function in hot and dense nuclear matter by dileptons // Phys. Rev. 1998. Vol. C57. Pp. 916-921.

28. Brown G. E., Rho M. Scaling effective Lagrangians in a dense medium // Phys. Rev. Lett. 1991. Vol. 66. Pp. 2720-2723.

29. Amsler C. et al. Review of particle physics // Phys. Lett. 2008. Vol. B667. P. 1.

30. Landsberg L. G. Electromagnetic Decays of Light Mesons // Phys. Rept. 1985. Vol. 128. Pp. 301-376.

31. Krivoruchenko M. I., Faessler A. Comment on Delta radiative and Dalitz decays // Phys. Rev. 2002. Vol. D65. P. 017502.

32. Kajantie K., Kapusta J. I., McLerran L. D., Mekjian A. Dilepton Emission and the QCD Phase Transition in Ultrarelativistic Nuclear Collisions // Phys. Rev. 1986. Vol. D34. P. 2746.

33. Yegneswaran A. et al. The Dilepton spectrometer // Nucl. Instrum. Meth.1990. Vol. A290. Pp. 61-75.

34. Porter R. J. et al. Dielectron cross section measurements in nucleus nucleus reactions at 1.0-A-GeV//Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 79. Pp. 1229-1232.

35. Novotny R. The BaF-2 photon spectrometer TAPS // IEEE Trans. Nucl. Sei.1991. Vol. 38. Pp. 379-385.

36. Berg F. D. et al. Transverse momentum distributions of eta mesons in near threshold relativistic heavy ion reactions // Phys. Rev. Lett. 1994. Vol. 72. Pp. 977-980.

37. Schwalb O. et al. Mass dependence of piO production in heavy ion collisions at 1-A/GeV // Phys. Lett. 1994. Vol. B321. Pp. 20-25.

38. Ernst C., Bass S. A., Belkacem M. et al. Intermediate mass excess of dilepton production in heavy ion collisions at BEVALAC energies // Phys. Rev. 1998. Vol. C58. Pp. 447-456.

39. Bratkovskaya E. L., Cassing W., Rapp R., Wambach J. Dilepton production and m(T)-scaling at BEVALAC/SIS energies // Nucl. Phys. 1998. Vol. A634. Pp. 168-189.

40. Bratkovskaya E. L., Ko C. M. Low-mass dileptons and dropping rho meson mass // Phys. Lett. 1999. Vol. B445. Pp. 265-270.

41. Agakishiev G. et al. Study of dielectron production in C+C collisions at 1 AGeV // Phys. Lett. 2008. Vol. B663. Pp. 43^18.

42. Xiong L., Wu Z. G., Ko C. M., Wu J. Q. Dielectron production from nucleus-nucleus collisions //Nucl. Phys. 1990. Vol. A512. Pp. 772-786.

43. Winckelmann L. A., Stoecker H., Greiner W., Sorge H. Dielectron production in p p and p A collisions at 4.9- GeV // Phys. Lett. 1993. Vol. B298. Pp. 22-26.

44. Bratkovskaya E. L., Cassing W. Dilepton production and off-shell transport dynamics at SIS energies //Nucl. Phys. 2008. Vol. A807. Pp. 214-250.

45. Dileptons from bremsstrahlung: Going beyond the soft photon approximation. 1996.

46. Schafer M., Biro T. S., Cassing W., Mosel U. e+e~ production in proton neutron collisions // Phys. Lett. 1989. Vol. B221. Pp. 1-5.

47. Haglin K., Kapusta J. I., Gale C. Covariant computation of e+e- production in nucléon nucléon collisions // Phys. Lett. 1989. Vol. B224. Pp. 433-436.

48. Haglin K. L. One boson exchange approach to dilepton production in nucléon nucléon collisions // Annals Phys. 1991. Vol. 212. Pp. 84-155.

49. Wilson W. K. et al. Dielectron measurements in p + p and p + d interactions from E (beam) = 1-GeV to 4.9-GeV // Phys. Lett. 1993. Vol. B316. Pp. 245-249.

50. Bratkovskaya E. L., Cassing W., Mosel U. Perspectives of e+ e- production in p p, p d and p Be reactions at SIS energies // Nucl. Phys. 2001. Vol. A686. Pp. 568-588.

51. Shekhter K., Fuchs C., Faessler A. et al. Dilepton production in heavy ion collisions at intermediate energies // Phys. Rev. 2003. Vol. C68. P. 014904.

52. Safkan Y. et al. Differential cross section for neutron proton bremsstrahlung//Phys. Rev. 2007. Vol. C75. P. 031001.

53. Greiff J. et al. Quasifree bremsstrahlung in the dp —> dp gamma reaction above the pion production threshold//Phys. Rev. 2002. Vol. C65. P. 034009.

54. Przerwa J. et al. Search for bremsstrahlung radiation in quasi-free N P -> N P gamma reactions // Int. J. Mod. Phys. 2005. Vol. A20. Pp. 625-627.

55. Bargholtz C. et al. The WASA Detector Facility at CELSIUS // Nucl. Instrum. Meth. 2008. Vol. A594. Pp. 339-350.

56. Brauksiepe S. et al. COSY-11, an internal experimental facility for threshold measurements // Nucl. Instrum. Meth. 1996. Vol. A376. Pp. 397-410.

57. Agakishiev G. et al. The High-Acceptance Dielectron Spectrometer HADES // Eur. Phys. J. 2009. Vol. A41. Pp. 243-277.

58. Schmah A. Produktion von Seltsamkeit in Ar+KCI Reaktionen bei 1.756 AGeV mit HADES: Ph.D. thesis / Technische-Universitaet Darmstadt. 2008.

59. Traxler M. Real-Time Dilepton Selection for the HADES Spectrometer: Ph.D. thesis / Justus-Liebig-Universitaet Giessen. 2001.

60. Eberl T. Untersuchung -Mesonen induzierter e+e -Paare in C+C Stössen: Ph.D. thesis / Technische Universität München. 2003.

61. Fabbietti L. Study of the e+e- pair acceptance in the dilepton spectrometer HADES: Ph.D. thesis / Technische Universität München. 2003.

62. Sudol M. Measurement of low-mass e+e- pair production in 2 AGeV C-C collisions with HADES: Ph.D. thesis / Johann Wolfgang Goethe-Universitat.2007.

63. Pachmayer Y. C. Dielektronenproduktion in 12C + 12C Kollisionen bei 1 GeY pro Nukleon: Ph.D. thesis / Johann Wolfgang Goethe-Universitat.2008.

64. Galatyuk T. Di-electron spectroscopy in HADES and CBM: from p + p collisions at GSI to Au + Au collisions at FAIR: Ph.D. thesis / Johann Wolfgang Goethe-Universitat. 2009.

65. Trebacz R. Investigation of dielectron production in quasi-free np scattering at 1.25 GeV with HADES: Ph.D. thesis / Jagiellonian University. 2010.

66. Albers D. et al. Proton-Proton Elastic Scattering Excitation Functions at Intermediate Energies //Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 78. Pp. 1652-1655.

67. Fröhlich I. et al. A versatile method for simulating pp —» ppe + e— and dp —> pne + e — Pspec reactions. 2009.

68. Benz P. et al. Measurement of the reaction gamma d —» pi- p p, and determination of cross-sections for the reaction gamma n —> pi- p, at photonenergies between 0.2-GeV and 2.0- GeV // Nucl. Phys. 1973. Vol. B65. Pp. 158-209.

69. Dmitriev V., Sushkov O., Gaarde C. Delta formation in the H-l (HE-3, H-3) DELTA++ reaction at intermediate energies // Nucl. Phys. 1986. Vol. A459. Pp. 503-524.

70. Calen H. et al. Measurement of the quasifree p + n—»p + n + eta reaction near threshold // Phys. Rev. 1998. Vol. C58. Pp. 2667-2670.

71. Moskal P. et al. Near threshold production of the eta meson via the quasi-free pn -> pn eta reaction // Phys. Rev. 2009. Vol. C79. P. 015208.

72. Sibirtsev A., Cassing W. Final state interactions in near threshold meson production from p p collisions. 1999.

73. Titov A. I., Kampfer В., Reznik B. L. Production of Phi mesons in near-threshold pi N and N N reactions // Eur. Phys. J. 2000. Vol. A7. Pp. 543-557.

74. Ажгирей JI. С. и Юдин Н. П. Релятивистские дейтроны: их динамика и структура в столкновениях с нуклонами и ядрами // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2006.

75. Chew G. F. The Inelastic Scattering of High Energy Neutrons by Deuterons According to the Impulse Approximation // Phys. Rev. 1950. — Oct. Vol. 80, no. 2. Pp. 196-202.

76. Chew G. F., Wick G. C. The Impulse Approximation // Phys. Rev. 1952. — Feb. Vol. 85, no. 4. Pp. 636-642.

77. Ashkin J., Wick G. C. Comment on the "Impulse Approximation-// Phys. Rev. 1952.-Feb. Vol. 85, no. 4. P. 686.

78. Ableev V. G. et al. A study of the proton momentum spectrum from deuteron fragmentation at 8.9 GeV/c and an estimate of admixture parameters for the six quark state in deuteron // Nucl. Phys. 1983. Vol. A393. P. 491.

79. Perdrisat C. F. et al. Cross-section and T(20) in 0-degree deutron breakup at 2.1 GeV // Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 59. Pp. 2840-2843.

80. Punjabi V. et al. Deuteron breakup at 2.1 GeV and 1.25 GeV // Phys. Rev. 1989. Vol. C39. Pp. 608-618.

81. Matveev V. A., Sorba P. Is Deuteron a Six Quark System? // Nuovo Cim. Lett. 1977. Vol. 20. P. 435.

82. Kobushkin A. P., Vizireva L. Relativistic polarized deuteron fragmentation into protons as test of six quark nature of deuteron at small distances // J. Phys. 1982. Vol. G8. P. 893.

83. Perdrisat C. F., Punjabi V. Deuteron structure from (p, 2 p) and (d, p) breakup data at medium-energies // Phys. Rev. 1990. Vol. C42. Pp. 1899-1910.

84. Ignatenko M. A., Lykasov G. I. About mechanism of relativistic deuteron fragmentation on nuclei //Yad. Fiz. 1987. Vol. 46. Pp. 1080-1087.

85. Карманов В. А. Релятивистские составные системы в динамике на световом фронте // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1988.

86. Лыкасов Г. И. Релятивистские явления в дейтроне и процессы его фрагментации на нуклоне // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1993.

87. Abdel-Bary М. et al. Study of spectator tagging in the reaction np рртт with a deuteron beam // Eur. Phys. J. 2006. Vol. A29. Pp. 353-361.

88. Blobel V. An unfolding method for high energy physics experiments // Durham 2002, Advanced statistical techniques in particle physics. 2002.

89. Лыкасов Г. И. 2008. Доклад на XIX Международном совещании Коллаборации ХАДЕС.

90. Schonning К. et al. Production of the omega meson in the pd -> 3He omega reaction at 1450 MeV and 1360 MeV // Phys. Rev. 2009. Vol. C79. P. 044002.

91. Курилкин П. К. Single and double pion production in the np-colli-sions @1.25 GeV. 2010. Доклад на XXI Международном совещании Коллаборации ХАДЕС.

92. Przygoda W. Exclusive е+е~ channels in pp/pn reactions @ 1.25 GeV. 2010. Talk given at the XXI HADES Collaboration meeting.

93. Belver D. et al. The HADES RPC inner TOF wall // Nucl. Instrum. Meth. 2009. Vol. A602. Pp. 687-690.

94. Blanco A. et al. In-beam measurements of the HADES-TOF RPC wall // Nucl. Instrum. Meth. 2009. Vol. A602. Pp. 691-695.

95. Lapidus K. Reaction plane reconstruction with the FW. 2010. Talk given at the XXI HADES Collaboration meeting.1. Список иллюстраций

96. Распределение выхода электрон-позитронных пар по инвариантной массе по данным коллаборации БЬБ. 18

97. Сравнение спектров инвариантных масс электрон-позитрон-ных пар в столкновениях ядер углерода при энергии 1 ГэВ/нуклон, измеренных коллаборациями ХАДЕС (заполненные треугольники) и (пустые треугольники). 22

98. То же, что на рис. 1.4, но для поперечных импульсов . 22

99. Диаграммы процесса тормозного излучения электрон-пози-тронных пар в нуклон-нуклонных столкновениях в модели однобозонного обмена . 24

100. Диаграммы процесса тормозного излучения электрон-пози-тронных пар в нейтрон-протонных столкновениях в модели однобозонного обмена . 24

101. Сопоставление теоретических предсказаний для дифференциальных сечений dcrJdM тормозного излучения электрон-позитронных пар. 26

102. Сравнение экспериментальных данных коллаборации ХА-ДЕС и предсказаний траспортной модели HSD . 27

103. Отношение выходов электрон-позитронных пар в дейтрон-протонных и протон-протонных столкновениях как функция инвариантной массы пары для различных энергий налетающего дейтрона по данным коллаборации DLS. 29

104. Отношение интегральных выходов электрон-позитронных пар в дейтрон-протонных и протон-протонных столкновениях как функция энергии налетающего дейтрона по данным коллаборации DLS. 29

105. Схематический вид экспериментальной установки ХАДЕСв поперечном сечении.3422 Магнит установки ХАДЕС.36

106. Схематическое изображение внутреннего устройства одной MDC-камеры.38

107. Схематическое изображение одного сектора детектора TOFINO 40

108. Схематическое устройство детектора RICH. Вид в поперечном сечении.41

109. Схема устройства детектора SHOWER. 42

110. Распределение величин суммарного заряда HQ, выделенного в детекторе SHOWER, для электронов и пионов с импульсом ~0.5 ГэВ/с 58. 43

111. Схема расположения индивидуальных сцинтилляционных детекторов в системе FW. Слева — полная конструкция, справа—фактически работающая часть детектора в сеансе апрель-май 2007 г. 44

112. Функция возбуждения для рождения 77-мезона вблизи порога в нейтрон-протонных (заполненные символы) и протон-протонных (пустые символы) столкновениях. Результаты работы 71. показаны квадратами, а результаты работы [72] — кружками. 54

113. Отношение сечений реакций пр —> прт. и рр —> pprj как функция избыточной энергии . 54

114. Волновая функция дейтрона в импульсном пространстве 75. 56

115. Распределение протонов-спектаторов в плоскости OXY на расстоянии Z = 7 м от мишени по данным Pluto-моделиро-вания (слева). То же в аксептансе FW (справа). 61

116. Моделирование гранулярности FW. 61

117. Корректирующая функция FW (см. обсуждение в тексте) в зависимости от величины полярного угла. 65

118. Распределение заряженных частиц в FW по полярному углудо корректировки. 65

119. Распределение заряженных частиц в FW по полярному углу после корректировки. 65

120. Распределение частиц, зарегистрированных в Р\¥, по полярному углу для массовых диапазонов Мее <140 МэВ¡с2 (слева) и Мсе > 140 МэВ/с2 (справа). Заполненными кружками показаны экспериментальные данные, незаполненными — результаты РШо-моделирования. 66

121. Импульсное распределение частиц, зарегистрированных вдля массового диапазона Мее < 140 МэВ /с1 для различных угловых диапазонов. Заполненными кружками показаны экспериментальные данные, незаполненными — результаты РЫо-моделирования . 69

122. То же, что на рис. 3.8, но для Мее > 140 МэВ/с2. 69

123. То же, что на рис. 3.10, но для углового распределения . 72

124. Спектр импульсов протонов, зарегистрированных в Пунктирной и сплошной линией показаны вклады протон-протонных и нейтрон-протонных столкновений соответственно74

125. То же, что на рис. 4.1, для поперечного импульса.79

126. То же, что на рис. 4.1, для быстроты . 79

127. То же, что на рис. 4.3, для М < 150 МэВ/с2 . 80

128. То же, что на рис. 4.3, для М > 150 МэВ/с2 . 80

129. То же, что на рис. 4.2, для М < 150 МэВ/с2 .80

130. То же, что на рис. 4.2, для М > 150 МэВ/с2 . 80

131. Сравнение спектров, полученных при разных ограниченияхна угол вылета протона-спектатора (см. пояснения в тексте) 81

132. Сравнение спектров, ассоциированных с разными ограничениями на импульс протона-спектатора (см. пояснения в тексте) . 82

133. Спектр инвариантных масс электрон-позитронных пар, образованных в протон-протонных столкновениях при энергии 1,25 ГэВ. Экспериментальные данные обозначены кружками, систематические погрешности показаны горизонатльные черточками. 84

134. То же, что на рис. 4.10, для квазисвободных нейтрон-протонных столкновений при энергии 1,25 ГэВ. 84

135. Отношение выходов электрон-позитронных пар в квазисвободных нейтрон-протонных и протон-протонных столкновениях в зависимости от инвариантной массы электрон-пози-тронной пары . 85

136. То же, что на рис. 4.13, но с учетом тормозного излучения согласно модели однобозонного обмена (штрих-пунктирная кривая). 87

137. То же, что на рис. 4.13, но для поперечного импульса . 88

138. То же, что на рис. 4.13, но для быстроты. 88

139. Сравнение спектров, зарегистрированных в нуклон-нуклон-ных (заполненные кружки) и углерод-углеродных (незаполненные квадраты) столкновениях. 92

140. А. 1 Эффективность триггера второго уровня как функция инвариантной массы электрон-позитронной пары.120

141. А.2 То же, что на рис. А. 1, но для поперечного импульса . 120

142. А.З То же, что на рис. А.1, но для быстроты.120