Основные характеристики эксклюзивных реакций в Кр-взаимодействиях при 32 ГэВ/с тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Левицкий, М.С.

• Левицкий, М.С.
• кандидат физико-математических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Левицкий, М.С.

ПРОВЕДЕНИЯ дШШШША.

1.1. Описание постановки эксперимента на камере "Мирабель"

1.2. Основные этапы обработки фильмовой информации. II

1.3. Методика выделения эксклюзивных каналов

1.4. Анализ качества выделения IC-фит каналов

ГЛАВА П. СЕЧЕНИЯ ЭКСКЛЮЗИВНЫХ КАНАЛОВ.

2.1. Основные вопросы методики определения сечений эксклюзивных каналов

2.2. Особенности методики определения сечений эксклюзивных каналов с одной незарегистрированной нейтральной частицей

2.3. Сечения эксклюзивных каналов и их энергетическая зависимость

2.4. Энергетическая зависимость нормированных сечений основных эксклюзивных каналов.

ГЛАВА Ш. МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЧЕТЫРЕХЧАСТИЧНЫХ

КОНЕЧНЫХ СОСТОЯНИИ.

3.1. Л^-анализ четырехчастичных конечных состояний.

3.1.1. Определение сечений основных процессов, приводящих к четырехчастичным конечным состояниям.

3.1.2. Дифракционная диссоциация первичных частиц

3.1.3. Основные механизмы образования основных двухчастичных резонансов

3.1.4. Совместное образование двухчастичных резонансов

3.2. Изучение угловых характеристик распадов основных резонансов

3.2.1. Проверка сохранения s- и Т-канальной спиральности в дифракционных процессах

3.2.2. Элементы спиновой матрицы плотности

К*0 (890) и д++(1238)

ПАВА 17. КЛАСТЕРНЫЙ АНАЛИЗ КОНЕЧНОГО СОСТОЯНИЯ

4.1. Методика выделения кластеров в многомерном фазовом пространстве программой ClUCO V

4.2. Основные результаты кластерного анализа

4.2.1. Кластеры, образующиеся при 3-х частичной фрагментации К"-мезона.

4.2.2. Кластеры, образующиеся при 3-х частичной фрагментации протона.

4.2.3. Кластеры от наТзрагментационных процессов.

ГЛАВА У. ОБРАЗОВАНИЕ РЕЗОНАНСОВ В ШОГОЧАСТИЧНЫХ

КОНЕЧНЫХ СОСТОЯНИЯХ.

5.1. Методика выделения резонансов

5.2. Резонансы в конечных состояниях + ivi = 2,3,

5.2.1. Сечения образования основных бозонных и барионных резонансов

5.2.2. Совместное образование резонансов

5.2.3. Распределения по квадрату переданного 4-импулъса и спиновая матрица плотности основных резонансов

5.3, Образование LO(783)- и <1(550)-мезонов в конечных состояниях К~р^Ги+ мСТГЗГ) wx = 1,

5.4. Резонансы в конечных состояниях К1" |С*Ч w С7ГТ5Г) m = 1,2 и

ЗАШНЕНИЕ.

ТАБЛИЦЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Основные характеристики эксклюзивных реакций в Кр-взаимодействиях при 32 ГэВ/с»

Одним из основных преимуществ использования методики .жидко-водородных пузырьковых камер при исследовании адронных взашлодействий средних и высоких энергий является возможность получения полной информации о кинематических параметрах всех вторичных частиц, образовавшихся в отдельном акте взаимодействия. Поэтому до ввода в строй нового поколения ускорителей в Серпухове, Батавии и Женеве основным подходом к изучению динамики сильных взашлодействии камерной методикой был эксклюзивный, при котором объектом исследований являлась выборка событий от определенных каналов реакций, приводящих к конечным состояниям только из зарегистрированных в камере (или и одной незарегистрированной, восстановленной программно) частиц. Однако с увеличением энергии сталкивающихся частиц роль таких каналов уменьшается из-за роста количества вторичных 3»° -мезонов, эффективность регистрации которых в жидко-водородных камерах мала. Поэтому в последние десятилетия в экспериментах с использованием камерной методики стал также широко применяться так называемый инклюзивный подход ^ (то есть подход, при котором для всей выборки взаимодействий исследуются распределения только одной или нескольких вторичных частиц определенного вида), теоретические основы которого были заложены в работах

2/

А. А. Логунова и сотрудников ' '.

Однако изучение эксклюзивных реакций продолжает традиционно привлекать пристальное внимание физиков, поскольку выявление ряда закономерностей во взаимодействиях элементарных частиц высоких энергий и выяснение их структуры возможно только на основе информации об эксклюзивных конечных состояниях.

Данные по эксклюзивным реакциям в экспериментах на пузырьковых камерах, которые содержат максимальную для опытов с неполя-ризованными первичными адронами информацию об определенном конечном состоянии, представляют также большие возможности для детального исследования динамики множественного образования частиц в адрон-адронных взашлодействиях. В частности, изучение образования резонансов в эксклюзивных каналах, особенно при максимально возможных энергиях и высоких множественностях, обеспечивает уникальную возможность для выяснения роли резонансов в формировании многочастичных конечных состояний. Однако получение таких экспериментальных данных требует достаточной статистики и встречает большие методические трудности.

В последние годы появилось много новых методов изучения механизмов образования многочастичных эксклюзивных конечных состояний, основанных на анализе распределения событий в полном фа/3-7/ зовом пространстве ' ' . Наиболее перспективными среди них являются модельно-независимые статистические методы анализа особеннос

Л-7/ тей распределения событий в полном фазовом пространстве ' ' .

Как видно из компиляций данных по сечениям, в последнее время наиболее активно исследовались К~р-взаимодействия. Несмотря на это, данные по сечениям эксклюзивных реакций имеются (не считая данных по сечениям нашего эксперимента) только до импульса первичного КГ-мезона в 16 ГэВ/с.

Целью настоящей диссертации является изучение основных закономерностей образования эксклюзивных конечных состояний разной множественности в К~р-взаимодействиях при 32 ГэВ/с и детальное исследование механизмов образования четырехчастичных конечных состояний.

Актуальность данного исследования. Проверка возможности применения кварк-партонных представлений, развитых для описания "жестких" процессов к адронным столкновениям при малых Ru требует данных по взаимодействиям адронов различных типов в широком диапазоне энергий. Проведение эксперимента при 32 ГэВ/с позволило в два раза расширить энергетический диапазон исследования К~р-вза-имодействий и выделить целый ряд эксклюзивных каналов. Данные по эксклюзивным каналам малой и средней множественности являются традиционным источником наиболее полной информации о механизмах адрон-адронных взаимодействий при малых Rl. .

Выделение различных подканалов с промежуточными резонанса-ми дает информацию об относительных вероятностях образования адронов различного типа, а изучение распадов резонансов дает дополнительные данные о спиновых эффектах при их образовании. Все эти данные очень критичны для выбора теоретических подходов к описанию адрон-адронных столкновений при средних энергиях.

Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что впервые для изучения К~р-взаимодействий при новом более высоком импульсе первичных каонов была использована многокубовая жидководородная камера. Это позволило существенно повысить точность определения кинематических характеристик быстрых вторичных частиц и достаточно чисто выделить события от эксклюзивных 4С-и IC-фит каналов. Высокая статистика эксперимента обеспечила точное измерение сечений 48 эксклюзивных каналов (лежащих в диапазоне 1000-5 мкбн). На основе этой статистики впервые оценены сечения образования основных бозонных и барионных резонансов для некоторых эксклюзивных конечных состояний, изучены механизмы образования резонансов в четырехчастичных конечных состояниях, проведен подробный кластерный анализ в семимерном фазовом пространстве переменных Янга для конечного состояния

Большинство полученных данных являются единственными в К~р-взаимодействиях при высоких энергиях.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработана методика выделения эксклюзивных каналов при массовой обработке данных в высокостатистическом эксперименте в новом интервале энергий.

Впервые при столь высоком импульсе К~"-мезонов разработана методика выделения IC-фит каналов и определения их сечений. В рамках единой экспериментальной методики получены обширные и уникальные данные по сечениям всех, доступных при набранной статистике, эксклюзивных реакций, в том числе и с образованием одного или нескольких резонансов в КГр-взаимодействиях при 32 ГэВ/с. Представленные данные могут быть использованы для планирования новых экспериментов на современных ускорителях, а также для учета эффектов от изученных процессов в экспериментах, которые проводятся в настоящее время.

Структура диссертации включает в себя введение, пять глав и заключение.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Левицкий, М.С.

Основные результаты экспериментальных исследований эксклюзивных каналов в К~р-взаимодействиях при 32 ГэВ/с, изложенных: в настоящей диссертации,можно кратко сформулировать следующим образом:

1. Разработана методика выделения неупругих эксклюзивных каналов с множественностью вторичных частиц от 3 до 12 при максимальном из доступных на начало эксперимента импульсе первичных К~-мезонов 32 ГэВ/с, включая методику выделения 1С-фит каналов.

2. Измерены сечения 39 эксклюзивных 4-С-фит каналов ; развита методика оценки сечений IC-фит каналов в условиях большого числа неоднозначно интерпретированных событий и получены данные по сечениям 9 IC-фит каналов.

3. Проанализирована энергетическая зависимость основных эксклюзивных каналов; на этой основе показано, что механизмы взаимодействий, приводящих к конечным состояниям разной множественности' в основном не меняются в интервале от 10 до 32 ГэВ/с; однако при этом меняются соотношения между отдельными механизмами, что наиболее заметно для процессов дифракционной диссоциации.

4. Подробно изучены механизмы, приводящие к образованию четырехчастичных эксклюзивных состояний методикой lps -анализа. Показано, что 8С$ событий конечного состояния К~р образуются дифракционным образом.

5. Исследована проблема сохранения s- и Т-канальной спиральности для дифракционных процессов; при этом установлено, что спиральность предпочтительнее сохраняется в Т -канале.

6. Показано, что распад дифракционно-возбужденных систем является источником повышенного образования бозонных п' барион-ных резонансов в промежуточных состояниях, приводящих к конечному состоянию К~р

7. Проведен полный кластерный анализ конечного состояния К'р^с^ЗГ" в семимерном пространстве переменных Янга при помощи алгоритма CLUCOV в результате которого выделено 5 кластеров в областях фрагментации IC-мезона и протона, связанных с дифракционным образованием резонансов

31(1280), ^(1400), К35*-(1430), /."(1780), А/ (1470), Л/(1710). Впервые выделены кластеры от процессов недифракционной фрагментации КГ-мезона и протона и определены их сечения.

8. С помощью кластерного анализа выделено и проанализировано 4 подпроцесса, связанных с квазидвухчастичным совместным образованием (890), К^ЧМЗО) с /£(1238) и А/(1688), с квазитрехчастичным каналом К р Д++ , с механизмом обмена странностью в t -канале и с безрезонансным образованием конечного состояния. 9. Подробно исследован вопрос о роли резонансов в формировании многочастичных конечных состояний. При этом найдено, что при больших множественностях существенную роль начинают играть процессы совместного образования резонансов и процесс множественного рождения ^°(770). Обнаружено также, что доля вторичных частиц от распада резонансов с ростом множественности падает.

Большинство полученных результатов являются единственными для К~р-взаимодействий при импульсах первичного К~-мезона свыше 16 ГэВ/с.

В заключение я хочу выразить глубокую признательность и благодарность моему руководителю Артемию Михайловичу Моисееву за помощь как при проведении исследований, положенных в основу диссертации, так и при её подготовке.

Я искренне благодарен также соавторам работ, вошедших в диссертацию Ю.И.Арестову, В.В.Бабинцеву, М.Ю.Боголюбскому, В.В.Брызгалову, М.Вальтеру, У.Генчу, Х.Граслеру, С.А.Гуменюку, Д.Денегри, А.Живерно, Дж.Клабуну, X.Кирку, У.Кригелю, М.Дк. Конихану, К.Кочету, А.И.Котовой, М.Костку, С.Г.Киселевой, А.Е.Кирюнину, Дж.Ф.Лаутьеру, С.Левину, Дж. Мак-Ноттону, Ф.Мандлу, В.И.Николаенко, Д.И.Паталахе, А.С.Проскурякову, П.Порту, Ж.Прево, П.Сцкселю, Е.А.Старченко, Ф.Триантису, М.Тюрлюер, М.Н.Уханову и С.В.Чекулаеву.

Я благодарен начальнику ОЭИ ПК ИФВЭ П.В.Шляпникову за поддержку нашей работы.

Я благодарен всем сотрудникам служб ускорителя, быстрого вывода, канала JS 7, ВЧ-сепаратора, пузырьковой камеры, обеспечивавшим стабильную работу установок и аппаратуры.

Я благодарен персоналу отдела обработки экспериментальной информации, обеспечившим просмотр и измерение фотографий.

И, наконец, я хотел бы поблагодарить сотрудников отдела вычислительной техники, обеспечивших обсчет наших данных на ЭВМ.

Относительные вероятности прохождения IC-фит каналов друт в друга (в %) дяя тестовых событий при условии, что Р ( 0,07 и -0,3<м| (5?°) < 0,2, 0,0<м|ед (К0) <0,5, 0,0 < М^ед (М)< <2,0 ГэВ/с . Верхняя цифра соответствует отбору по лучшей гипотезе, нижняя - по однозначно выделенной.

Канал Г К0 Ы

Кр^Г 67-2 48±2 15±1 6±1 1±1 1±1

6±1 1±1 65-3 49±2 1±1 1±1

CtSTCA/ 7±1 3±1 6±1 49±2 48±2

К'рЗГЗГ^ЗГ 67-3 48±2 15±1 5±1 4-1 2±1

II±I 3±1 65-6 44±4 3±1 2±1

8±2 2±1 9±2 2±1 58±5 54±5

71-5 52±4 13±2 5-1 6±1 3±1

3STP3S4 Г 15±4 6±2 63±Ю 42±7 7±3 6±3

9-3 3±1 9-3 66±П 56-10

12±2 7±2 20-3 9±2 13-2 Ю±2

Относительные вероятности примеси тестовых событий с несколькими нейтральными частицами в IC-фит каналы с ft0 , К0 и .л/ при тех же условиях отбора, что и в табл. I.I. Верхние и нижние цифры означают то же самое, что и в табл. I.I

Канал ^<[мкбн) 5Г" K° V

К> 2Т\° 250 I2±I 6±I I4±I II±I I±I I±I

Г Р № 250 I0±I 9±I 5±I 5±I —

K-gi-W 300 — - I4±I I4-I

Кр^ЗЗГ* 150 iii 2±I I±I 3±I 3±I

Zl'p K°2J\° 250 4±I 4±I — I±I I±I

K~lTA/ZTic 300 — — 3±I 3±I

450 I0±I 5±I 14Й I0±I 4±I 3±I arprw 240 I2±I I0±I 5±I 5±I 2±I 2-1 fm^srvF 300 I±I I±I I+I I6±I I5-I

60 2±I I±I - 4±I 3±I

КрГЯТРзХ* 330 - - 4-1 4-1

230 4+1 - 3±I 3±I зя+ззг 80 2±i I±I - 5±I 5±I

430 9±I 6±I I4±I 8+1 I0±I 7+1

S^'TpK'V 130 I9±2 I7±2 3±I 2±I 8±I 8±I

KW/zS* 150 3±I 2±I I±I II±2 II±2 ззгззг K0^ 50 8±3 8±3 2±I 2±I 5±2 5±2

Сечения каналов реакций К~р + и in^d)

Канал Число событий (жбн) Канал Число событий (жбн)

К°Р?Г 91 58±7

1<~Р sr^-эт ~ 3711 544±Ю

156 Ю2±Ю

912 139±5

R°P 35Г2Я+ 74 49±7 к~рзя+ ззг 293 49±3

30 25±5

98 19±2

II Ю±3