ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2009, том 72, № 4, с. 636-640
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ОБРАЗОВАНИЕ МНОГОНУКЛОННЫХ СИСТЕМ И ЯДЕР С МАССОВЫМИ ЧИСЛАМИ 6-7 В 16Ор-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ
ПРИ ИМПУЛЬСЕ 3.25 А ГэВ/с
© 2009 г. К. Олимов1)*, А. Курбанов2), С. Л. Лутпуллаев1), Х. К. Олимов1), В. И. Петров1), А. А. Юлдашев1), В. В. Глаголев3), У. Д. Шеркулов4)
Поступила в редакцию 12.03.2008 г.; после доработки 03.10.2008 г.
Представлены результаты сравнительного анализа множественностей одно- и двухзарядных частиц сопровождения в каналах с образованием 6- и 7-нуклонных систем в 16Ор-соударениях при импульсе 3.25 А ГэВ/с. Определены сечения выхода многонуклонных систем и средние множественности частиц сопровождения. Выполнено сопоставление экспериментальных данных с предсказаниями каскадно-фрагментационной испарительной модели.
РАС Б: 25.10.+Б
Интерес к исследованию процессов образования многонуклонных фрагментов во взаимодействиях частиц и ядер с ядрами при высоких энергиях обусловлен возможностью изучения механизмов их формирования, роли структуры исходных фрагментирующих ядер и промежуточных много-нуклонных состояний.
Настоящая работа является продолжением цикла исследований [1—5] процессов фрагментации ядер 16О во взаимодействиях с протонами при импульсе 3.25 А ГэВ/с и посвящена анализу характеристик событий, содержащих шесть или семь нуклонов в системе многонуклонных фрагментов, т.е. полуинклюзивных реакций типа
16О + р — 6Ь1 + ж, (1)
16 О + р — 4 Не + 2Н + ж, (2)
16 О + р — 3 Не + 3Н + ж, (3)
16О + р — 3Не + 3 Не + ж, (4)
16О + р — 3Н + 3 Н + ж, (5)
''Физико-технический институт Научно-производственного объединения "Физика—Солнце" АН Республики Узбекистан, Ташкент.
2)Джизакский государственный педагогический институт, Республика Узбекистан.
3'Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия.
4)Навоийский государственный педагогический институт, Республика Узбекистан. E-mail: olimov@uzsci.net
16 О + р — 2Н + 2Н + 2Н + ж (6)
с образованием 6-нуклонных систем и
16О + р — 7Ь1 + ж, (7)
16О + р — 7Ве + ж, (8)
16О + р — 4Не + 3 Не + ж, (9)
16О + р — 4 Не + 3Н + ж, (10)
16О + р — 3 Не + 2Н + 2Н + ж, (11)
16О + р — 3Н + 2Н + 2Н + ж (12)
с образованием 7-нуклонных систем. Здесь ж означает альтернативно одно- или двухзарядный фрагмент с А ^ 3, протон отдачи или пион. Таким образом, другие возможные каналы образования рассматриваемых систем с рождением ядер сопровождения с массовыми числами А ^ 4 нами не исследовались. Целью настоящей работы является определение сечений приведенных выше полуинклюзивных реакций, выявление роли а-кластерной структуры фрагментирующего ядра кислорода, а также особенностей выполнения законов сохранения барионного и электрического зарядов.
Экспериментальные данные получены с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры ЛВЭ ОИЯИ, облученной в пучке ядер кислорода при импульсе 3.25 А ГэВ/с. Статистика, анализируемая в настоящей работе, составляет 8712 полностью
измеренных 16Ор-событий. Отметим, что использование пучков ускоренных легких ядер в экспериментах на водородных пузырьковых камерах позволяет идентифицировать все фрагменты снаряда по заряду и массе [1 —3, 6, 7].
Для идентификации фрагментов по массе были введены следующие интервалы импульса в л.с.: однозарядные фрагменты с 1.75 < р < 4.75 ГэВ/с считались протонами, с 4.75 < р < 7.75 ГэВ/с относились к 2Н и с р> 7.75 ГэВ/с — к 3Н. Двух-зарядные фрагменты с р < 10.75 ГэВ/с относились к 3Не, ас р > 10.75 ГэВ/с — к 4Не. Трехзарядные фрагменты с импульсами р < 21.25 ГэВ/с относились к 6Ь1, а с 21.25 <р< 24.25 ГэВ/с - к 7Ь1. Четырехзарядные фрагменты с импульсами р < < 24.25 ГэВ/с относились к 7Ве. При такой идентификации фрагментов примесь из близлежащих по массе изотопов не превышает 3-4%. В жид-ководородной пузырьковой камере протоны и п+ -мезоны визуально эффективно идентифицируются в области импульсов р < 1.25 ГэВ/с, и при работе с экспериментальным материалом возникает область импульсов 1.25 < р < 1.75 ГэВ/с, в которой данные частицы не разделяются и поэтому выпадают из анализа. В настоящей работе впервые выполнено разделение протонов и п+ -мезонов и учтен вклад протонов из названной области импульсов. Мы предположили тождественность механизмов образования быстрых отрицательно и положительно заряженных пионов, так как исходное число протонов и нейтронов ядра кислорода одинаково. Средняя множественность п--мезонов в области импульсов 1.25 < р < 1.75 ГэВ/с составила 0.030 ± 0.001. В этой же импульсной области средняя множественность неразделенных однозарядных положительных частиц (протон или п+-мезон) оказалась равной 0.19 ± 0.01. После вычета из последней величины приведенной выше средней множественности п--мезонов множественность протонов в области 1.25 <р < 1.75 ГэВ/с составила 0.16 ± 0.02. Далее, при наличии в событии неразделенной однозарядной положительной частицы в зависимости от того, имеется ли в нем однозначно идентифицированный протон отдачи или нет, эта частица с определенным весом (^ = 0.16/0.19 = = 0.84) была отнесена к протону (от снаряда) или протону отдачи. Таким образом, в экспериментальных данных средние множественности протонов и протонов отдачи приведены с учетом полученной величины вклада протонов в области 1.25 < р < 1.75 ГэВ/с. Другие методические особенности эксперимента приведены в наших ранних работах [6, 7].
Экспериментальные данные сравнивались с предсказаниями каскадно-фрагментационной ис-
парительной модели (КФИМ) [8], в которой для взаимодействий легких ядер с нуклонами основным механизмом образования фрагментов (за исключением нуклонов) является развал возбужденного термализованного остаточного ядра (ферми-развал) после завершения внутриядерного каскада. В КФИМ ядро рассматривается как идеальный ферми-газ нуклонов и соответственно не учитывается экспериментально наблюдаемая а-кластерная структура легких ядер. Для таких легких ядер, как 16О, модель не учитывает испарительный механизм образования фрагментов, включая нуклоны. Таким образом, для 16Ор-соударений в рамках КФИМ основным механизмом образования многонуклонных фрагментов является фермиевский развал. В рамках этой модели было сгенерировано 22 200 16Ор-взаимодействий. При сравнении с экспериментальными данными расчетные события обрабатывались в точном соответствии с критериями эксперимента.
Анализируемые многонуклонные системы в реакциях (1)-(12) содержат в конечном состоянии одно, два или три многонуклонных ядра с суммарным зарядом фиксированной системы Q = 2—4. Сечения выхода 6- и 7-нуклонных систем, рассчитанные по КФИМ, оказались равными 29.98 ± ± 0.67 и 34.27 ± 0.72 мбн, тогда как их экспериментальные значения соответственно равны 42.18 ± ± 1.34 и 39.55 ± 1.30 мбн. Эти различия в сечениях указывают на недооценку в КФИМ образования как 6-, так и 7-нуклонных систем относительно экспериментальных данных. Отметим также то, что в КФИМ образование 7-нуклонной системы является, по-видимому, более вероятным по сравнению с 6-нуклонной, тогда как в эксперименте, наоборот, более вероятно образование 6-нуклонной системы.
Экспериментальные и рассчитанные по КФИМ средние множественности легких фрагментов с А ^ 3 и протонов отдачи (ргес), сопутствующих образованию 6- или 7-нуклонной системы, сечения выхода (ау) и суммарный заряд многонуклон-ной конфигурации приведены в таблице.
Обсуждение результатов уместно начать с анализа сечений выхода каналов рассматриваемых реакций, рассчитанных по КФИМ и полученных в эксперименте. Из таблицы видно, что максимальные сечения как 6-, так и 7-нуклонных систем наблюдаются в реакциях с образованием ядер 4Не. Так, для 6-нуклонной системы сечение выхода а-частицы в эксперименте составляет 23.83 ± 1.03 мбн, а для 7-нуклонной - 26.99 ± ± 1.15 мбн. Соответствующие величины, рассчитанные по КФИМ, составляют 12.22 ± 0.44 и 14.14 ± 0.49 мбн, т.е. в среднем в 1.93 раза меньше, чем в эксперименте. Это обстоятельство, на наш взгляд, свидетельствует о проявлении
638
ОЛИМОВ и др.
Средние множественности легких фрагментов и протонов-отдачи, сопутствующих образованию 6- или 7-нуклонной системы, сечения выхода (ау) и суммарный заряд многонуклонной конфигурации
Тип Я Источник Частицы сопровождения СГу, мбн
системы данных 2Н 3Н 3Не Ргес
6-нуклонная система
6 и 3 Эксп. 3.42 ±0.12 0.74 ± 0.08 0.28 ± 0.05 0.32 ±0.05 0.49 ±0.05 3.67 ±0.36
КФИМ 3.38 ± 0.06 0.74 ± 0.03 0.31 ±0.03 0.44 ± 0.03 0.50 ±0.03 7.00 ±0.33
4Ие + 2Н 3 Эксп. 3.02 ± 0.05 0.83 ±0.03 0.34 ± 0.02 0.32 ± 0.02 0.53 ±0.02 23.83 ± 1.03
КФИМ 3.53 ± 0.05 0.47 ±0.02 0.21 ±0.01 0.27 ±0.01 0.52 ± 0.02 12.22 ±0.44
3Ие + 3Н 3 Эксп. 3.36 ±0.10 0.63 ±0.05 0.30 ±0.04 0.39 ±0.05 0.51 ±0.04 5.55 ±0.48
КФИМ 3.62 ±0.10 0.54 ± 0.04 0.23 ±0.03 0.32 ±0.03 0.49 ± 0.04 2.93 ±0.21
3Ие + 3Не 4 Эксп. 2.50 ±0.13 0.71 ±0.08 0.32 ± 0.04 0.31 ±0.04 0.48 ± 0.04 3.67 ± 0.39
КФИМ 3.22 ± 0.09 0.49 ±0.03 0.13 ±0.02 0.36 ±0.03 0.48 ±0.03 4.11 ±0.25
3И + 3 Н 2 Эксп. 3.84 ±0.18 0.85 ±0.10 0.23 ±0.05 0.36 ±0.05 0.60 ±0.05 2.64 ± 0.36
КФИМ 4.12 ± 0.10 0.66 ±0.05 0.27 ±0.03 0.15 ±0.03 0.56 ±0.04 2.53 ±0.20
2И + 2 Н + 2Н 3 Эксп. 3.69 ±0.14 0.67 ±0.07 0.32 ±0.05 0.23 ±0.05 0.49 ±0.05 2.81 ±0.37
КФИМ 3.98 ±0.15 0.31 ±0.05 7-нуклонная 0.33 ±0.05 система 0.25 ±0.05 0.41 ±0.06 1.20 ± 0.13
7 и 3 Эксп. 3.34 ±0.14 0.77 ±0.09 0.27 ±0.05 0.28 ± 0.05 0.58 ±0.05 2.72 ±0.31
КФИМ 3.30 ± 0.06 0.69 ± 0.04 0.35 ±0.03 0.30 ±0.03 0.53 ±0.02 6.36 ±0.31
7Ве 4 Эксп. 2.76 ±0.14 0.71 ±0.07 0.28 ± 0.05 0.33 ±0.05 0.53 ±0.05 3.43 ±0.39
КФИМ 2.80 ± 0.04 0.60 ±0.03 0.19 ±0.02 0.48 ± 0.02 0.48 ± 0.02 10.65 ±0.41
4Ие + 3Не 4 Эксп. 2.71 ±0.06 0.68 ± 0.04 0.27 ± 0.02 0.37 ±0.03 0.51 ±0.02 13.77 ±0.26
КФИМ 3.33 ± 0.05 0.45 ±0.02 0.15 ±0.02 0.34 ± 0.02 0.45 ±0.02 7.88 ± 0.35
4Ие + 3Н 3 Эксп. 3.32 ± 0.07 0.76 ±0.04 0.30 ±0.02 0.30 ±0.02 0.57 ±0.02 13.22 ±0.75
КФИМ 3.80 ± 0.05 0.45 ±0.03 0.26 ±0.03 0.20 ± 0.02 0.53 ±0.02 6.26 ±0.31
3Ие + 2Н + 2Н 4 Эксп. 2.76 ±0.15 0.44 ± 0.06 0.23 ±0.05 0.37 ±0.05 0.42 ±0.05 3.21 ±0.37
КФИМ 3.54 ± 0.08 0.31 ±0.05 0.16 ± 0.03 0.37 ±
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.