ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2011, том 74, № 2, с. 286-289
= ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ
ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР ^ И 'В В ^р-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ 3.25 А ГэВ/с
© 2011 г. К. Олимов1)*, В. В. Глаголев2), С. Л. Лутпуллаев1), А. Курбанов3), А. К. Олимов1), В. И. Петров1), А. А. Юлдашев1)
Поступила в редакцию 24.02.2010 г.; после доработки 02.08.2010 г.
Представлены результаты сравнительного анализа процессов образования зеркальных ядер 7Ы и 7Ве в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с. Выполнено сравнение ассоциативных множественностей частиц сопровождения. Приведены первые результаты по средней множественности нейтронов-фрагментов.
Влияние законов сохранения барионного и электрического зарядов на процессы образования зеркальных ядер во взаимодействиях частиц и ядер с ядрами при высоких энергиях может быть изучено в реакциях с одновременным анализом частиц сопровождения, включающих в себя все возможные фрагменты ядра и заряженные пионы. Совместное рассмотрение процессов образования пар зеркальных ядер позволяет также исследовать особенности зарядово-обменных процессов в реакциях на изоскалярных ядрах.
Настоящая работа является продолжением цикла исследований [1—8] процессов фрагментации ядер 16 О во взаимодействиях с протонами при 3.25 A ГэВ/c и посвящена анализу характеристик событий, содержащих не менее одного из зеркальных ядер 7Li или 7Be, т.е. инклюзивных реакций типа
16 О + p - 7 Li + X, (1)
16О + p — 7Be + X. (2)
В качестве X могут быть фрагменты ядер кислорода с зарядами z ^ 5 и массовыми числами A ^ 9, протон отдачи или пион. Для выявления роли зарядово-обменных процессов и законов сохранения электрического и барионного зарядов в процессах образования зеркальных ядер 7Li и 7Be нами был проведен сравнительный анализ характеристик фрагментов и частиц сопровождения инклюзивных реакций (1) и (2).
1)1 Физико-технический институт НПО "Физика—Солнце" АН Республики Узбекистан, Ташкент.
2)Объединенный институт ядерных исследований, Дубна, Россия.
3)Джизакский государственный педагогический институт, Республика Узбекистан.
E-mail: olimov@uzsci.net
Экспериментальные данные получены с помощью 1-м водородной пузырьковой камеры ЛВЭ ОИЯИ, облученной в пучке ядер кислорода при импульсе 3.25 ГэВ/с на нуклон. 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 [2—4, 7, 8].
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 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, ас р> 10.75 ГэВ/с — к 4Не. Трех-зарядные фрагменты с импульсами р < 21.25 ГэВ/с относились к ядрам 6Ь1, с 21.25 < р < 24.5 ГэВ/с — к 7Ц ас р ^ 24.5 ГэВ/с — к 8Ь1. Четырехзарядные фрагменты с импульсами р < 25.75 ГэВ/с относились к ядрам 7Ве, так как стабильное ядро 8Ве отсутствует среди изотопов ядра бериллия, начало импульсного спектра которого могло бы перекрываться с "хвостом" импульсного спектра ядра 7Ве. Для увеличения надежности идентификации по массе ядер рассматривались только те фрагменты, длина треков которых в рабочем объеме камеры превышала 30 см. При таком разделении фрагментов по импульсу примесь из близлежащих по массе изотопов не превышает 4—5% [6].
Известно, что в водородной пузырьковой камере протоны (в нашем эксперименте это в основном протоны отдачи) и -мезоны визуально эффективно идентифицируются в области импульсов р < 1.25 ГэВ/с, что приводит к появлению области импульсов 1.25 < р < 1.75 ГэВ/с с неразделен-
ОБРАЗОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ ЯДЕР 7Ь1 И 7Ве 287
Таблица 1. Средние множественности легких фрагментов, протонов отдачи и заряженных пионов, сопутствующих образованию ядер 7Ы и 7Ве
Ядро Частицы сопровождения
2Н 3Н 3Не 4Не Ргес п
7и 2.57 ±0.13 0.45 ±0.06 0.18 ±0.03 0.13 ±0.03 0.61 ±0.05 0.59 ±0.05 0.64 ± 0.06 0.33 ±0.04
7Ве 1.98 ± 0.10 0.53 ±0.06 0.21 ±0.03 0.16 ±0.03 0.57 ±0.06 0.55 ±0.04 0.42 ± 0.04 0.44 ± 0.04
ными однозарядными положительными частицами (протон или п+-мезон), которые ранее выпадали из анализа. Следуя работе [1], мы выполнили разделение протонов отдачи, протонов-фрагментов ядра кислорода и п+-мезонов и добавили в средние множественности этих частиц соответствующие поправки из упомянутой области импульсов, предполагая тождественность механизмов образования быстрых отрицательно и положительно заряженных пионов. Другие методические особенности эксперимента приведены в наших ранних работах [2, 3, 7].
Анализируемые события в инклюзивных реакциях (1) и (2) содержат в конечном состоянии одно, два или три многонуклонных ядра. Как показал анализ экспериментальных данных, образование рассматриваемых нами зеркальных ядер происходит в следующих восьми топологических каналах: (3), (23), (33), (223), (34), (4), (24), (224) (в скобках указаны заряды многозарядных фрагментов в событии). Отсутствуют топологии (44), (233) и (35), в которых потенциально могли бы образоваться рассматриваемые зеркальные ядра. Этот факт был качественно интерпретирован в нашей ранней работе [9]. Отметим, что совместное образование изотопов ядер лития и бериллия наблюдается всего в 16 событиях, причем только в одном из них обнаружен одновременный выход зеркальных ядер 7Ь1 и 7Ве.
Число событий с образованием ядер 7Ь1 составило 155, а с образованием ядер 7Ве — 157, что подтверждает наши предыдущие результаты о совпадении инклюзивных сечений образования зеркальных ядер в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с [8].
В табл. 1 приведены средние множественности легких фрагментов с А ^ 4, протонов отдачи (ргес) и заряженных пионов, сопутствующих образованию ядер 7Ь1 и 7Ве, с учетом поправок на потери частиц из-за взаимодействия с рабочей жидкостью камеры на длине Ь ^ 30 см.
Как видно из табл. 1, средние множественности фрагментов сопровождения с А = 2—4 совпадают в пределах статистических погрешностей для
обоих каналов образования 7-нуклонных зеркальных ядер. Кроме того, распределения по множественности двухзарядных фрагментов и их средние значения (0.73 ± 0.06) тоже совпадают для обоих зеркальных ядер. Отметим также совпадение в пределах статистических погрешностей средних множественностей протонов отдачи в каналах с образованием ядер 7Ь1 и 7Ве. Эти обстоятельства свидетельствуют о близости физических условий формирования ядер 7Ь1 и 7Ве и указывают на одинаковую степень дезинтеграции ядра-снаряда. Отсюда следует вывод, что формирование рассматриваемых зеркальных ядер происходит при близких энергиях возбуждения фрагментирующего ядра. Дополнительным аргументом в пользу этого утверждения является совпадение в пределах статистических погрешностей для обоих каналов средних значений переданного 4-импульса, составляющих 0.69 ± 0.04 и 0.76 ± 0.04 ГэВ/с соответственно для реакций (1) и (2). Следует отметить, что средние абсолютные значения 4-импульса, переданного ядру кислорода, вычислены для событий реакций (1) и (2), в которых однозначно регистрировались протоны отдачи.
К тому же средние кинетические энергии рассматриваемых зеркальных ядер оказались совпадающими в пределах статистических ошибок и составили 11.2 ± 0.7 и 10.2 ± 0.9 МэВ соответственно для 7Ь1 и 7Ве. Следует также отметить совпадение в пределах статистических погрешностей соответствующих средних значений кинетических энергий частиц и ядер сопровождения с массовыми числами А ^ 4 для обоих каналов с образованием ядер 7Ь1 и 7Ве.
Интересно сопоставить разности средних мно-жественностей нейтронов и протонов от снаряда в каналах с образованием ядер 7Ь1 и 7Ве. Разность средних множественностей протонов для реакций (1) и (2) равна 0.59 ± 0.16 (см. табл. 1). Для определения средних множественностей нейтронов мы учли экспериментально наблюдаемые вклады образования ядер 6Ь1, 8Ь1, 7Ве и 9Ве. На основании закона сохранения барионного заряда средние множественности нейтронов составили 1.64 ± 0.09 и 2.41 ± 0.11 соответственно для каналов с выходом ядер 7Ь1 и 7Ве.
288
ОЛИМОВ и др.
Таблица 2. Средние множественности заряженных пионов в реакциях (1а) и (2а)
Реакция Тип частицы
71 п+ + п
(1а) 0.41 ±0.06 0.31 ±0.05 0.72 ±0.07
(2а) 0.34 ±0.05 0.44 ±0.06 0.78 ±0.07
Отличие разности средних множественностей протонов-фрагментов для реакций (1) и (2) от единицы обусловлено зарядовой асимметрией первого соударения протона-мишени с протоном или нейтроном ядра-снаряда. В случае реакции (1), преимущественно представляющей рр-соударения, уменьшение количества протонов-фрагментов происходит как за счет процесса неупругой перезарядки р — пп+, так и за счет образования и последующего распада изобары Д+ — пп+. В случае же реакции (2), в основном реализующей пр-соударения, увеличение числа протонов-фрагментов происходит также двумя путями. Во-первых, реализуется зарядово-обменный процесс пр — рп. Согласно работе [10] в 16Ор-соударениях при 3.25 А ГэВ/с его вероятность составляет 0.18 ± ± 0.01. Второй канал увеличения множественности протонов-фрагментов связан с образованием и последующим распадом изобары Д0 — рп-. Таким образом, можно заключить, что отличие от единицы разности средних множественностей протонов-фрагментов в реакциях (1) и (2) обусловлено совместным действием этих факторов. Очевидно, что подобные рассуждения применимы к обсуждению разности средних множественностей нейтронов-фрагментов для реакций (1) и (2). Полное число нуклонов в каналах с образованием ядер 7Ь1 и 7Ве в пределах статистических погрешностей совпадает, составляя соответственно 4.21 ± 0.15 и 4.39 ± 0.15.
Интересно отметить превышение средней множественности п+-мезонов на величину 0.22 ± 0.07 в канале с выходом ядра 7Ь1 по сравнению с каналом образования ядра 7Ве. Это подтверждает то обстоятельство, что формирование нейтроноизбы-точного зеркального ядра 7Ь1 происходит преимущественно при взаимодействии протона-мишени с протоном ядра кислор
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.