ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2014, том 77, № 3, с. 349-353
= ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ОБРАЗОВАНИЕ ШЕСТИНУКЛОННЫХ СИСТЕМ И ЯДЕР В 16Ор-СОУДАРЕНИЯХ ПРИ 3.25 А ГэВ/с
© 2014 г. К. Олимов1)*, В. В. Глаголев2), К. Г. Гуламов1), А. Курбанов1), С. Л. Лутпуллаев1), А. К. Олимов1), В. И. Петров1^ А. А. Юлдашев1)
Поступила в редакцию 21.05.2013 г.
Представлены результаты изучения образования 6-нуклонных систем и ядер с выходом заряженных пионов в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с. Установлено, что корреляции выхода зеркальных ядер 3Н(3Не) с образованием п+ (п-)-мезонов обусловлены перезарядкой протона (нейтрона) ядра кислорода при их выбивании в основном из а-кластера.
DOI: 10.7868/80044002714020159
Исследование процессов образования многону-клонных фрагментов во взаимодействиях частиц и ядер с ядрами при высоких энергиях представляет интерес из-за возможности изучения как механизмов их формирования, так и роли структуры исходных фрагментирующих ядер и промежуточных многонуклонных состояний. Так, в последние годы Сотрудничеством BECQUEREL [1—5] интенсивно ведутся исследования периферической фрагментации легких ядер с целью установления их кластерной структуры и роли кластерных ансамблей 4Не, 3Не, 3Н и 2Н. В то же время представляет значительный интерес изучение и непериферических взаимодействий релятивистских ядер с нуклонами и ядрами в условиях полной идентификации заряженных частиц и фрагментов.
В работе [6] проанализированы характеристики событий, содержащих шесть или семь нуклонов в системе многонуклонных фрагментов, образованных в 16Ор-взаимодействиях при импульсе 3.25 A ГэВ/с. Было получено указание на существенную роль а-кластерной структуры ядра кислорода в образовании многонуклонных систем и ядер с массовыми числами A ^ 7. Также было установлено попарное совпадение сечений каналов с выходом зеркальных ядер (3Не, 3Н и 7Li, 7Be) и многонуклонных зеркальных систем (4Не + 3Не, 4Не + 3 Ни 3Не + 2 Н + 2Н, 3Н + 2 Н + 2Н).
В работе [7] изучалось инклюзивное образование легких зеркальных ядер с A = 3 и было по-
1)Физико-технический институт НПО "Физика-Солнце"
АН РУз, Ташкент.
2)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна,
Россия.
E-mail: olimov@uzsci.net
казано существование положительной корреляции между средней множественностью протоноизбы-точных ядер 3Не (нейтроноизбыточных ядер 3Н) и выходом быстрых (р > 0.6 ГэВ/с) отрицательных (положительных) пионов в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с. Поскольку эти пионы образуются в основном за счет неупругой перезарядки нейтрона (протона) ядра-снаряда п — р + п- (р — п + + п+), был сделан вывод о том, что образование протоноизбыточных (нейтроноизбыточных) ядер в большинстве случаев происходит при взаимодействии протона-мишени с нейтроном (протоном) ядра кислорода. Этот результат, однако, еще не доказывает существования связи между механизмом образования фрагментов и процессом множественной генерации пионов. Наличие в событии быстрого отрицательного (положительного) пиона, скорее всего, является лишь индикатором того, что с большей вероятностью произошло взаимодействие протона-мишени с одним из нейтронов (протонов) ядра-снаряда. На наш взгляд, представляет значительный интерес установление связи процессов образования пионов и фрагментов в полуинклюзивных реакциях, особенно многонуклонных. Так, фиксируя число нуклонов в многонуклонных системах, интересно выполнить анализ множественно-стей частиц сопровождения и легких фрагментов (А ^ 3) в зависимости от наличия или отсутствия заряженных пионов в событии, поскольку сечение образования легких фрагментов соизмеримо с сечением рассматриваемых реакций и они могут нести более полную информацию о процессе, чем тяжелые фрагменты.
Настоящая работа является продолжением цикла исследований образования 6- и 7-нуклонных систем и ядер в 16 Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с
350 ОЛИМОВ и др.
Таблица 1. Числа событий (Жсоб), заряд Q, ассоциативные множественности протонов-фрагментов (п(1Н)}, нейтронов-фрагментов (п(пг)}, протонов отдачи (п(ргес)} и среднее число заряженных пионов (п(п±)} в реакциях (1)—(6) с образованием не менее одного -мезона
Тип системы ли Я М1н)> (п(пь)} <П(7Г±)> {п(Рт с)}
6 и 57 3 3.36±0.16 3.40 ±0.20 1.56 ± 0.11 0.53 ±0.0.2
4Не + 2Н 336 3 3.21 ±0.06 2.91 ±0.06 1.67 ±0.04 0.55 ±0.06
3Не + 3Н 88 3 3.51 ±0.11 3.18 ± 0.12 1.64 ±0.08 0.49 ± 0.04
3Не + 3Не 53 4 2.56 ± 0.15 3.98 ±0.19 1.58 ±0.11 0.54 ± 0.06
3Н + 3Н 40 2 3.85 ±0.19 2.90 ±0.19 1.48 ±0.10 0.61 ±0.06
2Н + 2Н + 2Н 49 3 3.71 ±0.13 3.15 ± 0.13 1.59 ±0.10 0.56 ±0.05
Суммарные данные 623 3.02 ± 0.02 3.30 ±0.05 3.01 ±0.05 1.62 ±0.03 0.55 ±0.02
[6, 8, 9] и посвящена поиску и установлению возможной связи между множественной генерацией пионов и процессом фрагментации. Для этого мы провели сравнительный анализ средних множественностей различных фрагментов с А ^ ^ 3 в полуинклюзивных реакциях с участием 6-нуклонных систем и ядер с образованием или без образования заряженных пионов:
16О + р — 6Ь1 + ж, (1)
16О + р — 4Не + 2Н + ж, (2)
16О + р — 3Не + 3Н + ж, (3)
16О + р — 3Не + 3Не + ж, (4)
16 О + р — 3Н + 3Н + ж, (5)
О + р — 2Н + 2 Н + 2Н + ж. (6)
16
Здесь х означает альтернативно одно- или двухза-рядный фрагмент с А ^ 3, протон отдачи или пион, т.е. другие возможные каналы с образованием фрагментов сопровождения с массовыми числами А ^ 4 не рассматривались.
Экспериментальные данные были получены с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры (ВПК) ЛВЭ ОИЯИ, облученной пучком ядер 16О с импульсом 3.25 А ГэВ/с, на Дубненском синхрофазотроне ОИЯИ. Данные, анализируемые в настоящей работе, получены из ансамбля 8712 полностью измеренных событий. Для идентификации фрагментов по массе использовались следующие интервалы импульса в лабораторной системе координат: однозарядные фрагменты с 1.75 <р< 4.75 ГэВ/с считались протонами,
с р = 4.75—7.75 ГэВ/с относились к 2Н и с р > 7.75 ГэВ/с — к ядрам 3Н. Двухзарядные фрагменты с р< 10.75 ГэВ/с относились к 3Не, а с р> 10.75 ГэВ/с — к 4Не. Трехзарядные фрагменты с импульсами р< 21.25 ГэВ/с считались ядрами 6Ь1, поскольку стабильного изотопа 5Ь1 не существует. ВПК позволяет разделять п+-мезоны и протоны визуально в области импульсов р< 1.25 ГэВ/с. Разделение этих частиц в интервале импульсов 1.25 <р< 1.75 ГэВ/с проводилось согласно процедуре, описанной в работе [8]. Это разделение позволяет более точно вычислить среднюю множественность протонов-фрагментов, нейтронов-фрагментов, п+-мезонов, протонов отдачи, а также получить информацию о роли зарядовообменных процессов. Под протоном отдачи подразумевается сохранившийся после акта взаимодействия ядра кислорода с рабочей жидкостью камеры протон ядра водорода. В нашем эксперименте ассоциативные множественности нейтронов-фрагментов определялись отдельно для каждой реакции (1)—(6) на основе закона сохранения барионного заряда для ядра-снаряда.
В табл. 1 приведены числа событий, заряд, ассоциативные множественности протонов- и нейтронов-фрагментов, протонов отдачи и среднее число заряженных пионов в реакциях (1)—(6) с образованием не менее одного п±-мезона. Ее данные показывают существенное превышение полуинклюзивного сечения канала с выходом ядра 4Не по сравнению с другими, указывающее на доминирование а-кластерной структуры ядра кислорода. Числа событий в остальных полуинклюзивных каналах (за исключением канала с образованием (3Не + 3Не)-системы) в пределах статистических
Таблица 2. Числа событий, ассоциативные множественности фрагментов сопровождения и протонов отдачи р^ в группах с образованием и без образования заряженных пионов
Число мсоб Частица сопровождения
ПИОНОВ, Птг Щг 2Н 3Н 3Не prec
п(7Г±) > 1 623 3.30 ±0.05 3.01 ±0.05 0.83 ±0.03 0.34 ±0.02 0.34 ±0.02 0.55 ± 0.02
п( 7Г±) = 0 276 3.36 ±0.06 2.84 ±0.06 0.80 ±0.04 0.36 ±0.03 0.37 ±0.03 0.67 ±0.02
п(тг") > 1 367 3.89 ±0.06 2.50 ±0.06 0.75 ±0.04 0.31 ±0.02 0.41 ±0.02 0.57 ±0.02
п(7Г+) > 1 455 3.00 ±0.05 3.42 ±0.05 0.84 ±0.03 0.35 ±0.02 0.28 ±0.02 0.51 ±0.02
погрешностей оказались одинаковыми. Из табл. 1 также видно, что в пределах статистических погрешностей средние множественности заряженных пионов не зависят от типа многонуклонной системы и составляют в среднем 1.62 ± 0.03. Средний заряд рассматриваемых 6-нуклонных систем оказался равным половине числа нуклонов в системе и составил 3.02 ± 0.02. Очевидно, что множественности протонов- и нейтронов-фрагментов определяются зарядом многонуклонной системы и числом ее фрагментов. Так, например, максимальное значение множественности протонов-фрагментов (3.85 ± 0.19) наблюдается для системы (3Н + 3Н) с зарядом Q = 2, а минимальное (2.56 ± 0.15) — для системы (3Не + 3Не) с зарядом Q = 4. Поведение же множественности нейтронов-фрагментов носит обратный характер, т.е. минимальное значение достигается при Q = 2 и максимальное — при Q = = 4 (см. табл. 1).
Из табл. 1 также видно, что в пределах статистических погрешностей средние множественности протонов отдачи практически не зависят от типа многонуклонной системы и составляют в среднем 0.55 ± 0.02. Сравнительное небольшое отличие значения этой величины от ожидаемой вероятности сохранения протона-мишени (0.63) связано с нашим отбором событий, в которых имеется не менее одного заряженного пиона. Оно обусловлено как передачей заряда протона-мишени одному из нейтронов ядра-снаряда, так и его неупругой перезарядкой р ^ п + п+, вероятность осуществления которой в инклюзивной 16Ор-реакции составляет 0.18 ± 0.01 [10].
В табл. 2 приведены средние множественности частиц сопровождения и числа событий для объединенных по типам многонуклонных систем (1)— (6) для событий с образованием и без образования пионов.
Из табл. 2 видно, что число событий с рождением пионов в реакциях (1)—(6) в 2.26 раза больше числа событий без их образования.
Средние множественности фрагментов с А ^ 3 практически совпали для обоих классов рассматриваемых событий. Множественность протонов-фрагментов в группе с п(п±) ^ 1 на 0.29 больше, чем нейтронов-фрагментов. В группе же без образования заряженных пионов эта разность возрастает до 0.52 ± 0.08, чт
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.