ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2004, том 67, № 4, с. 730-735
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАНАЛОВ ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕХ И ЧЕТЫРЕХ а-ЧАСТИЦ В 16Ор-СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3.25 А ГэВ/с
© 2004 г. Э. Х. Базаров, В. В. Глаголев1), К. Г. Гуламов, В. В. Луговой, С. Л. Лутпуллаев, К. Олимов*, А. А. Юлдашев, Б. С. Юлдашев2)
Физико-технический институт Научно-производственного объединения "Физика—Солнце" АН Республики Узбекистан, Ташкент Поступила в редакцию 15.01.2003 г.; после доработки 18.06.2003 г.
Впервые в условиях 4п-геометрии проведен феноменологический анализ каналов образования трех и четырех а-частиц в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с. Экспериментально наблюдаемые азимутальные асимметрии и коллинеарность описаны в рамках феноменологической модели, предполагающей возбуждение ядра периферическим, а его распад статистическим. Показано, что азимутальные асимметрии обусловлены поперечным движением фрагментирующего ядра. Обнаружены независимость среднего значения поперечного импульса а-частиц и коллинеарность их вылета в плоскости реакции от получаемого ядром поперечного импульса.
ВВЕДЕНИЕ
При исследовании угловых распределений легких медленных (T < 10 МэВ на нуклон) фрагментов 2Hi 3Hi и 3Не2, образованных в 16Ор-взаимо-действиях при 3.25 A ГэВ/с, в системе покоя ядра кислорода [1] была обнаружена тенденция увеличения их инклюзивных сечений при значениях | cos в\ — 1. Этот эффект был интерпретирован предположением о возможном приобретении фрагментирующим ядром углового момента при взаимодействии с мишенью. В работе [2] в 12СЕт-взаимодействиях при 4.5 A ГэВ/с в каналах образования двух и трех а-частиц были обнаружены азимутальные асимметрии и коллинеарности. Этот экспериментальный факт, а также расхождение между экспериментальным спектром а-частиц по поперечному импульсу и предсказаниями статистической модели фрагментации [3] были качественно интерпретированы как результат приобретения фрагментирующим3) ядром поперечного импульса, являющегося в расчете [2] свободным параметром, и возможного углового момента, который в [2] не рассчитывался. Поэтому для проверки альтернативной физической картины, позволяющей получить количественное объяснение, нами были проведены аналогичные экспериментальные
'-'Объединенный институт ядерных иследований, Дубна,
Россия.
2)Институт ядерной физики АН РУз, Ташкент, пос. Улугбек.
3)В рамках феноменологической модели цилиндрического
фазового объема.
* E-mail: olimov@uzsci.net
исследования, которые сопоставлялись с результатами соответствующего оригинального монте-карловского расчета, отличающегося от расчетов работы [2]. Эти главные отличия состоят в следующем: учет закона сохранения энергии-импульса в каждом событии с относительной точностью 10_6 (см. Приложение), генерация событий в соответствии с экспериментальными вероятностями каждого эксклюзивного (за исключением пионов) канала развала исходного ядра, генерация компонент импульса, передаваемого фрагментирующему ядру протоном-мишенью в виде распределения Гаусса, и, наконец, учет с помощью свободного параметра модели — вероятности для генерации коллинеарности векторов импульсов пары а-частиц (см. Приложение).
Мы исследовали коэффициенты азимутальной асимметрии и коллинеарности
А = №<П/2 - Ъ>п/2)/Ко<е<п, (1)
В = {^£<П/4 + N.е>3п/4 - ^п/4<е<3п/4)/^0<е<п
(2)
инклюзивного распределения по парному азимутальному углу
ец = агс^^ • p±j)/(р±лР±з)]
между векторами поперечных импульсов г-й и ^-й а-частиц из одного акта фрагментации (0 < е^ < < п) и средние значения коэффициентов азимутальной асимметрии и коллинеарности индивиду-
альных 16 Ор-событий:
N
(а) = £ ак /М, (3)
к=1
Пк
ак = со8(£у)/(пк(пк - 1))1/2,
г = 3
N
(в) = £ вк/М, (4)
к=1
Пк
вк = со$(2егз)/(пк(Пк - 1))1/2,
г = з
где к = 1,2,... М; N — число событий с множественностью а-частиц рассматриваемого типа пк = 3 или 4.
Прежде чем перейти к описанию экспериментального материала, физической основы нашего монте-карловского расчета, и анализу полученных результатов по исследуемым характеристикам фрагментации, вкратце остановимся на некоторых основных свойствах величин (1)—(4) [4].
1. При статистической независимости испускания а-частиц и изотропии их углового спектра в исследуемых событиях ожидаемые значения величин А, В, (а) и (в) равны нулю, а распределение по е^ в интервале [0, п] — равномерно.
2. Учет закона сохранения энергии-импульса приводит к А < 0, (а) < 0 и В > 0, (в) > 0. Распределение по величине е^ имеет максимум при
ег3 ^ п
3. Наличие углового момента у фрагментиру-ющего ядра может приводить к увеличению В и (в) по сравнению с "кинематическими исходными" значениями, соответствующими учету законов сохранения поперечного движения распадающейся системы.
Экспериментальный материал получен с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований, облученной на Дубненском синхрофазотроне в пучке ядер 16О при импульсе 3.25 А ГэВ/с. Статистика, анализируемая в настоящей работе, составляет 11 098 измеренных 16Ор-событий. Отметим, что использование пучков ускоренных легких ядер в экспериментах на водородных пузырьковых камерах позволяет идентифицировать все фрагменты снаряда [5—7] по заряду и массе. В условиях нашего эксперимента протоны отдачи достаточно хорошо идентифицируются по ионизации вплоть до импульсов »1.2 ГэВ/с. Примесь п+-мезонов среди однозарядных положительных частиц с импульсом Р >
> 1.75 ГэВ/с (низкая граница разделения протонов-фрагментов) пренебрежимо мала.
Рассматривались полностью измеренные события с тремя или четырьмя а-частицами в конечном состоянии. При этом длина измеренного трека Ь фрагментов должна превышать 35 см, что необходимо для надежной идентификации их по массе. При таком ограничении длины измеренных треков средние относительные погрешности определения импульсов фрагментов не превышают 4%, а углы их вылета измеряются с точностью Ав < < 0.1°. В рассматриваемых нами каналах образуются одно- и двухзарядные фрагменты с массовым числом А < 4. Разделение фрагментов по массе проводилось по измеренному значению импульса и заряду. Импульсные распределения одно- и двух-зарядных фрагментов имеют четкие максимумы [5] при значениях Р = 3.25 А ГэВ/с, соответствующих изотопам ядер водорода и гелия. Для окончательной идентификации фрагментов по массе были введены следующие интервалы импульса: однозарядные фрагменты с Р = 1.75—4.75 ГэВ/с относились к 1Н, с Р = 4.75-7.8 ГэВ/с - к 2Н и с Р >
> 7.8 ГэВ/с — к 3Н; двухзарядные фрагменты с Р < 10.8 ГэВ/с относились к 3Не, ас Р >
> 10.8 ГэВ/с — к 4Не. При таких интервалах разделения фрагментов по импульсу примесь из близлежащих по массе изотопов не превышает 4-5%.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Благоприятные условия для исследования структуры исходного ядра и оценки приобретаемых им поперечного импульса и возможного углового момента создаются в событиях с периферическим взаимодействием снаряда с мишенью, т.е. когда вкладом процесса внутриядерного каскадирования можно пренебречь. В связи с этим, как нами было упомянуто выше, мы изучаем коэффициенты азимутальной асимметрии (А) и коллинеарности (В), ак - и вк-распределения в индивидуальных актах, распределения по разности азимутальных углов пар а-частиц и распределения по поперечному импульсу а-частиц, образованных в 16Ор-взаимодействиях с их числом в конечном состоянии три или четыре. Число событий, содержащих три или четыре а-частицы, в которых измерены кинематические характеристики всех заряженных частиц и фрагментов с Ь > 35 см, оказалось равным 431.
На рис. 1 показано распределение по парному азимутальному углу (егз) г-й и ^-й а-частиц. Как видно из рис. 1, распределение по величине егз не изотропное; имеет максимум при малых углах
Число комбинаций 200
120
40
60
120 180
|е; - е,|, град
Число а-частиц
102
101
10е
Рис. 1. Распределение по парному азимутальному углу (£¿5) г-й и ]-й а-частиц. Гистограммы — результаты расчетов по нашей монте-карловской модели с учетом (сплошная гистограмма) и без учета (штриховая гистограмма) коллинеарности векторов импульсов пары а-частиц при среднем значении поперечного импульса фрагментирующего ядра (Р±} = 0.24 ГэВ/с.
(ехз < 10°) и далее в пределах статистических погрешностей становится изотропным. Пик при е^ < < 10° может указывать на наличие коллинеарности импульсов пар а-частиц. Для проверки этого предположения в монте-карловском расчете мы ввели один свободный параметр — вероятность появления событий, содержащих коллинеарные векторы импульсов пар а-частиц (см. Приложение).
На рис. 1 в виде гистограмм приведены результаты расчета по нашей монте-карловской модели с учетом (сплошная гистограмма) и без учета (штриховая гистограмма) коллинеарности (векторов импульсов пары а-частиц) при среднем значении поперечного импульса ядра-отдачи (Р±) = = 0.24 ГэВ/с (о подборе этой величины см. ниже). Видно, что в событиях без учета коллинеарности наблюдается сильное разногласие расчета с экспериментом при ехз < 10°. С другой стороны, наилучшее согласие расчета с экспериментом наблюдается при вероятности появления коллинеарности 20% (сплошная гистограмма).
Значения коэффициентов азимутальной асимметрии и коллинеарности, найденные на основе экспериментального е^-распределения, оказались равными: А = 0.10 ± 0.03, В = 0.12 ± 0.03. Расчетные значения этих коэффициентов с учетом коллинеарности в пределах статистических погрешностей оказались совпадающими с экспериментальными: А = 0.09 ± 0.03 и В = 0.13 ± 0.03. Без учета коллинеарности коэффициенты азимутальной асимметрии и коллинеарности в пределах статистических погрешностей оказались равными
0 0.4 0.8
Р±, ГэВ/с
Рис. 2. Распределение по поперечному импульсу а-частиц. Гистограммы — расчетные распределения по поперечному импульсу а-частиц при среднем значении поперечного импульса фрагментирующего ядра (Р±} = 0.24 ГэВ/с (сплошная гистограмма) и при (Р±} = 0 (штриховая гистограмма).
нулю: А = -0.03 ± 0.03 и В = 0.02 ± 0.03. Дальнейшие сравнения модельных расчетов с экспериментальн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.