ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2015, том 78, № 1-2, с. 3-11
= ЯДРА ^^
ИЗМЕРЕНИЕ КОМПОНЕНТ ТЕНЗОРНОЙ АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РЕАКЦИИ чй — ррп- ПРИ БОЛЬШИХ ИМПУЛЬСАХ ПРОТОНОВ
© 2015 г. В. В. Гаузштейн1)*, С. А. Зеваков2), А. Ю. Логинов1), С. И. Мишнев2), В. В. Нейфельд2), Д. М. Николенко2), И. А. Рачек2), А. А. Сидоров1^ В. Н. Стибунов1), Д. К. Топорков2)-3), Ю. В. Шестаков2)'3)
Поступила в редакцию 06.06.2014 г.
Представлены результаты измерения трех компонент тензорной анализирующей способности реакции фоторождения п--мезона на дейтроне при импульсах конечных протонов от 300 до 700 МэВ/с. Эксперимент был выполнен на внутренней тензорно-поляризованной газовой дейтериевой мишени накопителя ВЭПП-3 методом регистрации двух протонов на совпадение. Полученные экспериментальные результаты сравниваются с теоретическими расчетами.
DOI: 10.7868/S0044002715010079
1. ВВЕДЕНИЕ
Исследование реакций взаимодействия электронов и фотонов с дейтронами является источником ценной информации о структуре нуклона и свойствах пион-нуклонного и нуклон-нуклонного взаимодействий. Еще на начальном этапе исследования дейтрона был сделан вывод о наличии нецентральных компонент у сил нуклон-нуклонного взаимодействия. Тензорные компоненты сил нуклон-нуклонного взаимодействия существенно влияют на статические свойства дейтрона, а также на дифференциальные сечения и поляризационные наблюдаемые реакций на дейтроне. С развитием техники поляризационных экспериментов стало возможным получать данные о компонентах тензорной анализирующей способности реакций взаимодействия электронов и фотонов с дейтронами, имеющие прямое отношение к изучению роли нецентральных компонент межнуклонных сил. Первые экспериментальные данные о T2o, T2i и T22-компонентах тензорной анализирующей способности были получены в работе [1] для реакции фотодезинтеграции дейтрона Yd ^ pn. Позднееэти компоненты тензорной анализирующей способности фотодезинтеграции дейтрона были с гораздо более высокой точностью измерены в работе [2].
''Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Россия.
2)Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск.
3)Новосибирский государственный университет, Россия. E-mail: gauzshtein@tpu.ru
Другим важным примером, в котором проявляются электромагнитные свойства дейтрона, является реакция упругого электрон-дейтронного рассеяния е! — е'й. В работе [3] были измерены Т20- и Т21-компоненты тензорной анализирующей способности этой реакции.
С увеличением энергии фотона становятся возможными реакции когерентного и некогерентного фоторождения пиона на дейтроне. Реакция когерентного фоторождения нейтрального пиона — — п0Л выделялась путем регистрации на совпадение дейтрона отдачи и одного из распадных 7-квантов. Результаты измерения трех компонент тензорной анализирующей способности этой реакции представлены в работе [4], где также приведено их сравнение с данными расчетов, полученными в рамках различных теоретических моделей.
Более сложной для анализа является реакция некогерентного фоторождения п--мезона на дейтроне:
— ррп-, (1)
из-за наличия трех сильновзаимодействующих частиц в ее конечном состоянии. Выделение этой реакции проводилось путем регистрации на совпадение двух конечных протонов. В ранних экспериментах [5—7], выполненных на внутренней мишени накопителя ВЭПП-3, нами были измерены тензорные асимметрии и Т21 -компонента тензорной анализирующей способности этой реакции. Особенностью постановки экспериментов являются высокие энергии 50-210 МэВ обоих протонов, что соответствует диапазону импульсов 300-700 МэВ/с.
Верхнее плечо 2
Рис. 1. Схема размещения детектирующей аппаратуры эксперимента: 1 — мишень, 2 — LQ-поляриметр мишени, 3 — дрейфовые камеры, 4 — тонкие сцинтилляционные счетчики заряженных частиц.
Большие величины импульсов протонов практически исключают вклад механизма квазисвободного фоторождения пиона на нуклоне и делают необходимым поиск других механизмов реакции. В настоящей работе представлены результаты измерения Т20, Т21 и Т22-компонент тензорной анализирующей способности реакции фоторождения отрицательного пиона на дейтроне в области больших импульсов конечных протонов. Анализ полученных экспериментальных данных может дать новую информацию о структуре дейтрона и динамике ММ, пМ и пММ-систем на малых расстояниях.
2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА НА ВЭПП-3
Измерения компонент тензорной анализирующей способности реакции фоторождения отрицательного пиона на дейтроне были выполнены на внутренней мишени накопителя ВЭПП-3 одновременно с экспериментом по измерению компонент тензорной анализирующей способности реакции фотодезинтеграции дейтрона [2]. Энергия пучка электронов составляла 2 ГэВ. Струя поляризованных атомов дейтерия создавалась в криогенном источнике поляризованных атомов (КИПА) [8]. Векторная поляризация атомов струи поддерживалась близкой к нулю. Степень тензорной поляризации атомов струи была близкой к предельной (Ргг & 1 или Рхх & -2). Струя поляризованных атомов от КИПА, проходя через транспортную трубку, заполняла поляризованными дейтро-
нами накопительную ячейку. Знак тензорной поляризации атомов менялся на противоположный каждые 30 с. Малая доля атомов попадала в брейт—раби-поляриметр для постоянного монито-рирования степени поляризации струи. Охлаждаемая жидким азотом накопительная ячейка была размещена в вакуумной камере прямолинейного промежутка накопителя соосно с циркулирующим электронным пучком. Дейтерий, истекающий из открытых концов накопительной ячейки в камеру накопителя, откачивался высокопроизводительными криогенными насосами. Деполяризующие процессы, протекавшие в накопительной ячейке, снижали степень поляризации атомов дейтерия в ячейке. Средняя за время набора статистики величина поляризация атомов дейтериевой мишени была определена с помощью Ьр-поляриметра [9]. Было установлено, что величина Р+ = 0.341 ± 0.025 ± ± 0.009 и величина отношения Р— /Р+ = -1.70 ± ± 0.15. Ориентация оси квантования атомов дейтерия в накопительной ячейке задавалась магнитным полем электромагнита, расположенного вдоль накопительной ячейки.
На рис. 1 приведена схема размещения элементов детектирующей системы. Система состоит из двух широкоапертурных двухплечевых детекторов, расположенных в плоскости, перпендикулярной медианной плоскости накопителя. Программно-аппаратный триггер детектирующей системы обеспечивал регистрацию двух частиц на совпадение в верхнем и нижнем плече каждого детектора. Детекторы 1 и 2 использовались для регистрации
и выделения событий реакции фотодезинтеграции дейтрона. Для регистрации и выделения событий реакции фоторождения отрицательного пиона на дейтроне использовался только детектор 2. Рассеянный электрон не регистрировался.
Нижние плечи детекторов состоят из системы дрейфовых координатных камер и сцинтилляцион-ных годоскопов, сформированных из трех сцинтил-ляционных счетчиков на основе полистироловых сцинтилляторов, уложенных в три слоя. Система дрейфовых камер состоит из трех блоков, размещенных в трех объемах из нержавеющей стали с лавсановыми окнами. Ближе к пучку установлена вершинная дрейфовая камера, сигнальные проволоки которой располагаются вдоль направления движения пучка электронов в накопителе. Эта камера измеряет азимутальный угол вылета протона и координату точки взаимодействия по оси, перпендикулярной к пучку. В каждом из двух нижних объемов размещены две камеры из девяти слоев, объединенных в три суперслоя. Первый и третий суперслои измеряют координату вдоль оси пучка электронов в накопителе, а второй суперслой — координату по оси, перпендикулярной к пучку. Пространственное разрешение дрейфовых камер при измерениях на космических частицах составило а = 0.22 мм для перпендикулярных треков. В реальных условиях эксперимента на ВЭПП-3 среднее пространственное разрешение составило величину а = 0.6 мм в расчете на один слой.
Первый сцинтилляционный счетчик протонных годоскопов имеет толщину 2 см и размеры 23.5 х х 50 см. Он просматривается двумя ФЭУ типа 56DVP — по одному с каждого торца. Второй счетчик имеет толщину 12 см, размеры 27.5 х 50 см и просматривается двумя ФЭУ типа 58DVP — по одному с каждого торца. Третий счетчик имеет толщину 12 см, размеры 35 х 50 см и просматривается четырьмя ФЭУ-63 — по два на каждом торце.
Верхние плечи детекторов установлены на максимально возможном в зале накопителя ВЭПП-3 расстоянии от мишени — около 3 м. Верхнее плечо детектора 1 — это четыре счетчика с размерами сцинтилляторов 12 х 100 х 40 см, сложенные в два слоя так, что размеры поверхности слоев составили 100 х 80 см, а их толщина составила 24 см. Перед этим детектором размещен тонкий счетчик для идентификации заряженных частиц. Толщина этого сцинтилляционного счетчика 1 см, и размеры его поверхности 100 х 85 см. Верхнее плечо детектора 2 состоит из шести сцинтилляционных детекторов с размерами сцинтилляторов 20 х 20 х 100 см, уложенных в один слой толщиной 20 см. На обоих торцах каждого сцинтиллятора этих детекторов установлено по одному ФЭУ типа 58DVP. Перед детекторами размещался тонкий счетчик, имеющий размеры сцинтиллятора 1 х 82 х 56 см.
Триггер экспериментальной установки имеет трехуровневую организацию. Первый уровень формируется быстрыми сигналами от пластмассовых сцинтилляторов. Каждое плечо детекторов вырабатывает сигнал для быстрого триггера. Триггерный сигнал протонного плеча образован объединением по схеме ИЛИ сигналов от интегральных дискриминаторов каждого из восьми ФЭУ в нижнем плече. В нейтронном плече триггерный сигнал вырабатывался при условии срабатывания дискриминаторов по крайней мере двух ФЭУ, установленных на разных торцах сцинтилляционного блока. Триггер первого уровня реализовался специализированными электронными блоками, формирующими необходимую логическую функцию из сигналов всех дискриминаторов [10]. Второй уровень триггера основан на сигналах от дрейфовых камер соответствующего плеча регистрации протона. Сигналы с усилителей-формирователей объединялись схемой ИЛИ и подавались на универсальную логическую схему (УЛС), которая позволяла зада
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.