Введение к работе
Актуальность темы.
Изучение процесса множественного рождения адронов в электрон-позитронной аннигиляции является одним из направлений в физике высоких энергий, дающих фундаментальную информацию о строении элементарных частиц.
Процесс множественного рождения адронов был обнаружен в эксперименте, в 1972 г. Пионерские работы, выполненные во Фраскатти, Новосибирске и Орсе показали, что величина R=cr(е*е"->адроны)/сг(е е"->д*д") существенно больше, чем предсказывали имеющиеся в то время теоретические расчеты.
В 1974 г. при детальном изучении зависимости сечения реакции е*е~->адроны от энергии были открыты J/Ф-мезоны. Это открытие возродило на новом уровне интерес к кварковой гипотезе, обнаруженные резонансы были интерпретированы как связанные состояния с и с-кварков. Было осознано, что величина Я имеет фундаментальный физический смысл. Эта величина вне резонансной области зависит только от числа кварков.
Эксперименты по измерению R велись практически всеми детекторами, работавшими на е*е -машинах. Абсолютное значение R и зависимость этой величины от энергии качественно согласуется с основными положениями кварк-партонной модели: количеством ароматов кварков, наличием у каждого из кварков трех цветов, дробностью зарядов кварков. Это, по-видимому, является наиболее ярким подтверждением кварк-партонной гипотезы.
Квантовая хромодинамика позволяет вычислить полное сечение е*е ->адроны с высокой точностью. Измерения величины R в принципе
наиболее чистый с теоретической точки зрения способ определения фундаментальных параметров КХД а и Л.
Экспериментальное исследование процесса е*е~->адроны в широкой области энергий позволяет определять число кварков, появление новых кварков, вести поиск новых связанных состояний кварков, изучать их свойства и, таким образом, вести проверку как основных принципов кварк-партонной модели, так и деталей расчетов в квантовой хромодинакике.
Цель работы ,
Основной целью работы являлось экспериментальное исследование процесса е*е~-»адроны в области энергий 2Е-7.2+10.5 ГэВ с детектором МД-1 на коллайдере ВЭПП-4. Экспериментальная программа включала в себя поиск новых узких резонансов и измерение полного сечения процесса е*е"->адроны, а также определение некоторых параметров Т-мезонов- связанных состояний Ь и Ь-кварков.
Научная новизна
-
В процессе е*е"->е*е"эг впервые экспериментально обнаружен новый эффект - эффект ограничения прицельных параметров.
-
Впервые измерено угловое распределение фотонов двойного тормозного излучения. В широком диапазоне по энергии измерен спектр фотонов.
-
Предложен и реализован на ВЭПП-4 и МД-1 новый метод измерения поляризации частиц в накопителе. Метод основан на измерении угловой асимметрии фотонов синхротронного излучения, рассеянных на встречном пучке.
-
В области энергий 2Е=7. 2+10. 4 ГэВ проведен поиск новых узких резонансов в е е~-аннигилляции. Установленные верхние пределы на электронную ширину возможных резонансов сушественно ниже полученных в предыдущих работах.
-
Измерена относительная вероятность распада T(1S)->д*д". При обработке эксперимента впервые учитывалась интерференция амплитуд процесса е е ->ц д~ в резонансе и в нерезонанасной подложке.
-
Впервые установлены верхние пределы на относительные вероятности распада T(1S)->7і*п",К*К".
-
В области 2Е=7. 2+10. 4 ГэВ проведено измерение полного сечения е е ->адроны. Результаты хорошо согласуются с расчетами
в квантовой хромодинамике и являются одними из лучшими по точности.
Практическая и научная ценность результатов работы
1. Создан универсальный магнитный детектор МД-1 с поперечным
к плоскости орбиты пучков магнитным полем. Наличие поперечного
поля в детекторе позволяло регистрировать рассеянные электроны в
процессах двухфотонного рождения частиц с более высокой
эффективностью и лучшим разрешением по инвариантной массе, чем в
других детекторах.
С детектором МЛ-1 в течение 1980+85 г. г. на Коллайдере ВЭПП-4 проведен широкий круг экспериментов по исследованию Т-мезонов, двухфотонных процессов и процесса е*е"->адроны в континууме.
-
Впервые предложен и реализован на детекторе МД-1 эффективный способ подавления фона синхротронного излучения. Данный метод в настоящее время используется при разработке детекторов нового поколения для В-фабрик.
-
Создана система пропорциональных камер большой площади для идентификации мюонов в детекторе МД-1. Система состояла из 120 камер общей площадью около 250 м . Мюонные камеры использовались для идентификации мюонов при поиске распадов T(1S) "тг*л", К*К".
-
Созданы надежные и эффективные системы измерения светимости по процессам однократного и двойного тормозного излучения и по е е-рассеянию на малые углы для проведения экспериментов с детектором МД-1.
-
Предложенный в работе новый метод измерения поляризации частиц в накопителе позволил провести большой цикл экспериментов по измерению масс Т-мезонов с детектором МД-1 на ВЭПП-4. Результаты измерений масс 1-мезонов являются одними из лучших по точности.
-
После обнаружения эффекта ограничения прицельных параметров в процессе е е~->е'е~тг был выполнен ряд теоретических работ, в которых создана точная теория явления. Эти работы являются фактически новой главой в квантовой электродинамике.
Данный эффект учитывается при измерении светимости на установках со встречными электрон-позитронными и электрон-протонными пучками.
7. Полученные результаты по поиску узких резонансов в области
энергий 2Е=7.2^10. 4 ГэВ позволят вести проверку теоретических
моделей, предсказывающих существование новых резонансов в этой
области.
8. Измерение полного сечения е*е"->адроны в области энергий 2Е=7.2+10. 4 ГэВ подтверждает результаты квантово-хромодинами-ческих расчетов.
Апробация диссертации ,
Результаты исследований по теме диссертации неднократно докладывались на семинарах в ИЯФ СО РАН, в DESY, в SLAC, в Cornell, в BNL, в ИТЭФ, на сессиях отделения ядерной физики РАН, на международных конференциях по методике экспериментов на встречных пучках (Новосибирск, 1977,1987 гг. и SLAC, 1982 г) и на международных конференциях по адронным взаимодействиям (Москва, 1988 г., и San-Miniato, 1991 г.). Результаты представлялись на международных конференциях по физике высоких энергий (Париж, 1982 г. , Лейпциг, 1984 г. и Даллас, 1992г. ) и на международных симпозиумах по лептон-фотонным взаимодействиям (Корнелл, 1983г. и Киото, 1985г. ). Основные результаты опубликованы в работах [1*21].
