ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2012, том 75, № 3, с. 293-297
= ЯДРА
КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ОБРАЗОВАНИИ ЯДЕР 3Не В 16Ор-СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3.25 А ГэВ/с
©2012г. К. Олимов1)*, В. В. Глаголев2), К. Г. Гуламов1), С. Л. Лутпуллаев1), Х. К. Олимов1)-3), А. К. Олимов1), В. И. Петров1), А. А. Юлдашев1)
Поступила в редакцию 11.03.2011 г.; после доработки 17.10.2011 г.
Представлены новые экспериментальные данные о зависимостях средних множественностей и кинематических характеристик ядер 3Не, образовавшихся в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с, от степени возбуждения фрагментирующего ядра. Обнаружены сильные корреляции множественностей отрицательных пионов и ядер 3Не.
Изучение образования легких фрагментов (1Н, 2Н, 3Н и 3Не) в процессах фрагментации релятивистских ядер представляет интерес, так как эти частицы могут быть свидетелями протекания практически всех этапов ядерной реакции, включающих выбивание нуклонов, как в первичном акте соударений, так и в последующих каскадных процессах, фермиевский развал и испарение возбужденного ядра-остатка, а также формирование легких ядер за счет механизма слияния двух и более нуклонов. Кроме того, они имеют инклюзивные сечения, соизмеримые с неупругими сечениями ядерных реакций. Имея в виду а-кластерную структуру легких ядер, можно предположить, что ядра 3Н и 3Не образуются в значительной мере в результате выбивания нуклона из таких кластеров. Таким образом, исследование различных характеристик легких фрагментов дает более полную информацию о процессах ядерной фрагментации.
Настоящая работа является продолжением цикла исследований образования легких фрагментов [1—4] во взаимодействиях ядер кислорода с протонами при 3.25 A ГэВ/с и посвящена изучению особенностей образования ядер 3Не в этих соударениях. Экспериментальный материал был получен с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры ЛВЭ ОИЯИ, облученной ядрами кислорода с импульсом 3.25 A ГэВ/с, на Дубненском синхрофазотроне и содержит 8712 полностью измеренных неупругих 16Ор-событий. Для более
1)1 Физико-технический институт НПО "Физика—Солнце" АН РУз, Ташкент.
2)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия.
3)Department of Physics, COMSATS Institute of Information Technology, Islamabad, Pakistan.
E-mail: olimov@uzsci.net
надежной идентификации фрагментов по массе рассматривались события, в которых длина треков фрагментов в рабочем объеме камеры составляла не менее 35 см, что обеспечивает высокую точность импульсных измерений. При определении средней множественности ядер 3Не учитывались их потери за счет взаимодействия с рабочей жидкостью камеры на длине Ь ^ 35 см. Методические вопросы получения экспериментальных данных изложены в работах [5—8]. Для выделения ядер 3Не из числа двухзарядных фрагментов ядра кислорода выбран импульсный интервал 7.75 ^ р ^ 10.75 ГэВ/с. При таком отборе примесь ядер 4Не не превышает 3.4%.
В работе [1] показано, что быстрые ядра 3Не (Т > 75 МэВ в системе покоя ядра кислорода), вклад которых составляет 8.2% от их общего числа, образуются в основном за счет механизма коалес-ценции вторичных нуклонов ядра кислорода. Однако в целом инклюзивный анализ оказался недостаточным для выявления роли различных механизмов в процессах образования ядер 3Не. Действительно, ядра 3Не могут образоваться в результате реализации различных механизмов реакции: при выбивании протоном-мишенью нейтрона одного из а-кластеров кислорода, в результате дальнейшего распада возбужденных ядер-остатков типа 7Ве, 11С и 15О, имеющих структуру па + 3Не, за счет слияния двух протонов и нейтрона с близкими координатами и импульсами. Дело в том, что при распаде возбужденных ядер-остатков 7Ве, 11С и 15О в конечном состоянии реакции чаще сохраняются одна, две или три а-частицы соответственно. Эксперимент дает высокое инклюзивное сечение образования двухзарядных ядер [6, 8], состоящих на 80% из 4Не. Это отражается и в более частом
<и(3Ие)> 0.4
(р>, <Р>, <Р/>, МэВ/с 400
300
2 4 5 6 7 8
й
Рис. 1. Зависимость средней множественности ядер 3Не от суммарного заряда Ц фрагментов с г ^ 2.
появлении событий с четным суммарным зарядом многозарядных (г ^ 2) фрагментов.
Рассмотрим образование ядер 3Не при различных уровнях возбуждения фрагментирующего ядра кислорода. В качестве меры степени возбуждения ядра или периферичности соударения можно принять величину суммарного заряда (^) многозарядных фрагментов (г ^ 2). В нашем эксперименте величина Q изменяется в пределах от 0 (полный развал ядра кислорода на однозарядные частицы 1Н, 2Н, 3Н) до 8. Отметим, что в силу критериев отбора при Q = 0, как было указано выше, образования ядер 3Не не происходит. Очевидно, что в событиях с Q = 3 также не содержатся ядра 3Не.
На рис. 1 показана зависимость средней множественности ядер 3Не (и (3Не)) от суммарного заряда многозарядных фрагментов Q в 16 Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с. Отметим, что в нашем эксперименте образование ядер 3Не происходит в 10 топологических каналах: (2), (23), (24), (25), (26), (22), (223), (224), (222) и (2222). Здесь цифры в скобках означают заряд многозарядного фрагмента, а их число — количество указанных фрагментов. Как видно из рис. 1, величина (и (3Не)) немонотонно зависит от Q — ее максимальное значение достигается при Q = 4, т.е. в группе с топологиями (22) и (4), а минимальное — в группе с Q = 7. Очевидно, что величина (и (3Не)) определяется несколькими факторами: законом сохранения заряда, сечениями топологических каналов образования двухзаряд-ных фрагментов, множественностью двухзарядных фрагментов в данной зарядовой топологии и долей ядер 3Не в ней, а также соотношением вкладов топологических каналов с образованием и без образования двухзарядных фрагментов. Например, хотя по степени разрушения ядра кислорода максимальная множественность ядер 3Не и 3Не
200
100
й
Рис. 2. Зависимость средних значений полного (о), поперечного (•) и продольного (■) импульсов ядер 3Не от суммарного заряда Ц фрагментов с г ^ 2 в системе покоя ядра кислорода. Штриховые линии — значения рассматриваемых величин, усредненных по Ц.
должна наблюдаться в группе Q = 2, но здесь ее величина относительно небольшая, что обусловлено вхождением в нее событий с образованием только одного двухзарядного фрагмента. В этом случае средняя множественность ядер 3Не определяется только долей таких ядер в числе двухзарядных фрагментов. Максимальное значение множественности в группе с Q = 4 обусловлено тем, что основной вклад в нее дает топология (22), сечение которой составляет 36.44 мбн, в то время как вклад топологии (4) всего лишь 5.6 мбн. В топологии (22) доля каналов с образованием ядер 3Не составляет около 0.43, а в целом в группе с Q = 4 доля этих ядер составляет 0.375. Группа событий с Q = 5 состоит из топологий (23) и (5). Относительно малое значение величины и 3Не в этой группе по сравнению с множественностью в группе с Q = = 6 обусловлено тем, что сечение топологического канала (23), в котором может происходить образование ядер 3Не, в 1.5 раза меньше сечения канала (5), в котором ядра 3^ не образуются. Вклад в группу Q = 6 дают топологии (222), (24), (33) и (6), в двух последних из которых образования ядер 3Не вообще не происходит. Суммарное инклюзивное сечение образования двухзарядных фрагментов по топологиям (222) и (24) составляет 105.34 мбн, в то время как суммарное сечение топологических каналов (33) и (6) — 55.42 мбн, т.е. почти вдвое меньше. Аналогичными рассуждениями о топологических сечениях с (без) образованием двухзарядных фрагментов можно также обосновать поведение величины (и (3Не)) при Q = 7 и 8.
На рис. 2 приведены зависимости средних значений полного, поперечного и продольного импульсов ядер 3Не в системе покоя ядра кислорода от величины Q. Штриховыми линиями показаны
0
2
4
5
6
7
8
КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ОБРАЗОВАНИИ ЯДЕР
295
значения рассматриваемых величин, усредненных по Q. Видно, что они в пределах статистических погрешностей не зависят от степени возбуждения ядра кислорода. Статистически необеспеченный выброс среднего значения поперечного импульса ядер 3Не при практически полном разрушении ядра кислорода ^ = 2) связан с относительно большим (~10%) вкладом механизма слияния нуклонов по сравнению с другими группами событий по величине Q, приводящим к большим углам вылета сформировавшихся ядер 3Не. Анализ спектров продольных импульсов этих ядер показал, что доля ядер 3Не, вылетающих в заднюю полусферу, составляя в среднем ^40%, в пределах статистических погрешностей также не зависит от Q. Такая асимметрия испускания ядер 3Не, очевидно, обусловлена различиями кинематических областей реализации упомянутых механизмов их образования. Например, механизм слияния реализуется только в передней полусфере, тогда как механизм ферми-развала может давать лишь небольшую асимметрию испускания в переднюю полусферу ядер 3Не.
Совместное рассмотрение образования быстрых п--мезонов и ядер 3Не позволяет установить связь их выхода с особенностями первичного протон-нуклонного взаимодействия. Так, в работе [4] при исследовании образования зеркальных ядер 7Ы и 7Be была установлена сильная коррелиро-ванность множественности п--мезонов с зарядом этих ядер, указывающая на большую роль процесса перезарядки п — р + п-. Было показано, что протонно-избыточные ядра 7Be образуются, главным образом, в результате взаимодействия налетающего протона с нейтронами ядра кислорода. В настоящей работе мы изучили корреляции выхода п--мезонов с образованием протонно-избыточных ядер 3Не. В связи с тем, что пионы, образовавшиеся в результате неупругой перезарядки нейтрона-снаряда в протон, будут быстрыми по сравнению с пионами, рожденными в других процессах, мы изучили зависимость средней множественности п- -мезонов с импульсами р > 0.5 ГэВ/с от величины Q в событиях с образованием и без образования ядер 3Не. Такой выбор нижней границы импульса п--мезона связан с тем, что в условиях нашего эксперимента пион, имеющий нулевую скорость в системе покоя ядра-снаряда, в л.с. будет иметь минимальный импульс ^0.5 ГэВ/с.
На рис. 3 показана зависимость средней множественнос
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.