ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2004, том 67, № 12, с. 2190-2192
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНУЮ ОЦЕНКУ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИОННОЙ ДИССОЦИАЦИИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ МЮОННОГО НЕЙТРИНО С ЯДРАМИ ФОТОЭМУЛЬСИИ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА Е-128 (ПРОТВИНО)
© 2004 г. О. К. Егоров*, В. А. Рябов1)
Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва, Россия Поступила в редакцию 28.10.2003 г.; после доработки 16.01.2004 г.
Представлена экспериментальная оценка явления дифракционной диссоциации (ДД) при взаимодействии нейтрино с ядрами фотоэмульсии. Результаты получены на основе данных эксперимента СКИФ, проведенного в нейтринном пучке ускорителя У-70 (Протвино). Анализировалось 670 событий заряженного тока при взаимодействии нейтрино в вершинном детекторе. Из этого образца были отобраны события со значением бьеркеновской переменной x = 0—0.1. После процедуры перехода к переменной x', учитывающей массу нуклона, был получен верхний предел на вклад ДД-процессов в полное сечение заряженного тока, который составил 0.53 ± 0.07.
При анализе процессов электророждения (эксперимент Е-665, FNAL) во взаимодействии мю-онов с ядрами ксенона группа теоретиков, возглавляемая Н.Н. Николаевым, заметила, что при определенных значениях кинематических переменных вклад процессов дифракционной диссоциации (ДД) для тяжелых ядер может достигать половины полного глубоконеупругого сечения [1].
Экспериментальное исследование явления ДД в фоторождении стало возможным только с пуском электрон-протонного коллайдера HERA. В частности, в работах [2, 3] представлено обстоятельное исследование этого явления в Коллаборациях H1 и ZEUS.
Используя базу данных эксперимента Е-128 (Протвино) [4], мы оценили сечение ДД при взаимодействии мюонного нейтрино с тяжелым ядром фотоэмульсии. Из 710 событий нейтринно-ядерных взаимодействий, произошедших на ядрах серебра и брома, 670 — это события заряженного тока:
vß + A ^ ß- + X,
где A — ядро атома мишени; X — конечное адрон-ное состояние. Для уменьшения вкладов фоновых процессов в исследуемую выборку мы потребовали дополнительно выполнения следующих критериев отбора по модулю импульса мюона и энергии нейтрино [5]:
\pß\ > 0.5 ГэВ/с, Ev > 3.0 ГэВ.
'-'Физический институт им. Лебедева РАН, Москва.
E-mail: egorov@itep.ru
Ограничение на импульс мюона позволяет удалить фоновые нейтринные взаимодействия, протекающие по каналу нейтрального тока, а введенное ограничение на энергию нейтрино исключает нейтронный фон. После этого осталось 531 событие, распределение которых по бьеркеновской скей-линговой переменной
ж = Q2/(2Mv) (1)
представлено на рисунке. В формуле (1) О2 — квадрат переданного импульса от лептонной вершины к адронной системе; М — масса нуклона; V — энергия, переданная адронам.
Энергия адронов определялась как сумма энергий всех восстановленных в событии адронов с учетом поправок на энергию незарегистрированных, нейтральных и низкоэнергетических частиц, внутриядерные потери энергии, а также на условия проведения эксперимента. При определении поправок на недетектируемую энергию использовались результаты работы [6]. Поправки на энергию, затраченную на возбуждение ядра, вводились из анализа экспериментально измеренной в событиях суммарной энергии "испарительных" частиц, найденных по целеуказаниям в фотоэмульсии. Также вводилась поправка на неполный угол перекрытия кинематически допустимой области вылета вторичных частиц целеуказующим трековым детектором. Суммарное значение поправок составило 20% от энергии зарегистрированных адронов. Значение О2 в эксперименте лежит в пределах от 0.2 до 30 ГэВ2/с2. Распределение оставшихся после от-
2190
ВЕРХНИЙ ПРЕДЕЛ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНУЮ ОЦЕНКУ
2191
бора событий по О2 представлено в нашей работе [5].
Предварительные результаты эксперимента Е-128 представлены в работе [7], где на половинной статистике показаны распределения событий по всем кинематическим переменным. Уже в этой работе было видно, что при распределении событий по бьеркеновской скейлинговой переменной х почти половина из них находится в области 0—0.1.
В представленном на рисунке распределении по х в области 0—0.1 оказалось 235 событий. Отношение 235/531 = 0.44 дает верхнюю оценку для отношения сечения ДД к полному глубоконеупругому сечению нейтринно-ядерных взаимодействий.
В нашей работе [5] представлено распределение 531 события по переменной х', учитывающей, в отличие от бьеркеновской скейлинговой переменной х, ненулевую массу протона:
х' = х/(1 + М2 х2/О2).
Анализ этого распределения показывает, что переход к х' привел к увеличению числа событий в области 0—0.1 до 281, что дает для отношения сечения ДД к полному глубоконеупругому сечению нейтринно-ядерных взаимодействий значение 0.53 ± 0.07. В этой оценке указана только статистическая ошибка.
Сравнение распределений событий по х и х' было проведено и по данным камеры СКАТ, наполненной бромистым фреоном [8]. При этом переход от х- к х'-распределениям меняет отношение сечений ДД к полным глубоконеупругим сечениям, по данным эксперимента, с величины 0.17 на величину 0.21. Эта оценка не учитывает поправок на недосчет событий при очень малых значениях х'. Следует отметить, что аналогичный недосчет событий есть и в эксперименте Е-665, на что указано в работах [ 1 ], где также использовалась тяжелая жидкость — ксенон.
В эксперименте Е-128 практически не было введено обрезаний на уровне мастерного сигнала для запуска стримерных камер. Любая легкая заряженная частица с импульсом > 80 МэВ/с, вылетающая из фотоэмульсионного вершинного детектора во время прохождения нейтринного пучка, была способна вызвать запуск установки. Однако для нейтронных событий это достаточно жесткое ограничение, поскольку протоны, которые в основном и рождаются в нейтронно-ядерных взаимодействиях, имеют при таких импульсах несравненно более высокие потери энергии. Поэтому соотношение нейтринных и нейтронных взаимодействий в эксперименте Е-128 намного более благоприятно, чем, скажем, в эксперименте Е-564 (РЫЛЬ) [9].
Наши оценки отношения сечений ДД к полным глубоконеупругим сечениям представляют собой
Nco6
Распределение событий эксперимента E-128 (Протвино) по бьеркеновской переменной x (по оси абсцисс — переменная x, умноженная на 0.1 (первая точка показывает число событий в диапазоне 0—0.1); по оси ординат — число событий).
верхние пределы для этих отношений. Полученные нами оценки превышают оценки работы [10], где данное отношение составило 0.29 ± 0.09. Это связано с тем, что при аналогичном вершинном детекторе, где также происходят -взаимодействия с ядрами, мы использовали более низкоэнергетические обрезания для вторичных частиц, регистрируемых в трековом детекторе. Кроме того, спектр и^-событий заряженного тока, полученный в нашем эксперименте, более мягкий, чем в эксперименте Е-564 [9].
Авторы благодарны коллегам по эксперименту Е-128 (Протвино), принимавшим участие в создании и эксплуатации спектрометра: В.В. Аммосо-ву, Е.М. Гущину, А.А. Иванилову, Ф.Ф. Каюмову, А.Н. Лебедеву, Б.Н. Ломоносову, В.В. Макееву, Л.С. Первову, П.В. Питухину, В.М. Кораб-леву, В.И. Силаеву, С.В. Сомову, М.К. Тимофееву, Г.И. Типографщику и И.С. Тростину. Авторы признательны В.Р. Золлеру, А.Б. Кайдалову и Н.Н. Николаеву за полезные обсуждения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. N. N. Nikolaev and B. G. Zakharov, Z. Phys. C 49, 607 (1991); 53, 331 (192); N. N. Nikolaev, B. G. Zakharov, and V. R. Zoller, Preprint KFA-IKP(TH) 1994-13 (Jülich, 1994); Z. Phys. A 351,435 (1995).
2. C. Adloff, S. Aid, M. Anderson, et al, Preprint No. 97-009 (DESY, Hamburg, 1997).
3. J. Breitweg, M. Derrick, D. Krakauer, et al., Phys. Lett. B 421,368(1998).
4. Ю. А. Алешин, В. В. Аммосов, В. И. Баранов и др., ПТЭ, №5, 23(1994).
5. Ю. А. Алешин, В. В. Аммосов, В. И. Баранов и др., ЖЭТФ 109,385(1996).
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 67 № 12 2004
2192
ЕГОРОВ, РЯБОВ
6. В. И. Баранов, Ю. А. Батусов, А. А. Бельков и др., ЯФ 39, 1425(1984).
7. В. А. Рябов, Препринт № 29, ФИАН (Москва, 1992).
8. Д. С. Баранов, Г. Г. Волков, А. А. Иванилов и др.,
ЯФ 30, 146(1979).
9. Yu. Batusov, S. Bunyatov, O. Kuznetsov, et al, Z. Phys. C 45,557(1990).
10. О. К. Егоров, ЯФ 65, 881 (2002).
UPPER LIMIT ON EXPERIMENTAL ESTIMATION OF DIFFRACTION DISSOCIATION AFTER MUON NEUTRINO INTERACTION WITH PHOTOEMULSION NUCLEI USING E-128 EXPERIMENT (PROTVINO)
DATABASE
O. K. Egorov, V. A. Ryabov
The experimental estimation of diffraction dissociation (DD) in neutrino interaction with photoemulsion nuclei is presented. Results are received on the basis of the SCIP experiment data which has been done in neutrino beam at the U-70 Protvino accelerator. 670 charged-current events were analyzed at neutrino interaction in the vertex detector. Events with Bjorken scaling variables x = 0—0.1 were selected. After converting procedure to a variable xX, taking into account nucleon mass, the upper limit on the contribution of DD processes to total charged-current cross section — 0.53 ± 0.07 has been received.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 67 № 12 2004
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.