Введение к работе
Актуальность проблемы. Начатое в конце бо-х гг. интенсивное исследование процессов рождения лептонних пар в адронных соударениях привели к открытию нового типа фундаментальных частиц, что стимулировало проведение новых экспериментов, в которых изучались в том числе и механизмы образования дилептонов.
Область больших масс дилептонов (М + - > м .) достаточно хорошо изучена и описывается с помощью модели Дрелла-Яна. Промежуточные массы (М < М*- < М ,), как правило, связывают с процессом Дрелла - 'Яна и полулептонными распадами адронов, содержащих с-кварки - например, DD-nap.
для континуума же малых масс (М+- s м ) нет однозначной трактовки происхождения лептонных пар. В значительном числе работ наблюдались "аномальные", т. е. не обусловленные распадами известных резонансов, электронные и мюонные пары в широкой области х и Р . Большая часть этих экспериментов была выполнена в инклюзивной или полуинклюзивной постановке и имела ограниченную статистику. Отсутствие надежных данных об инклюзивных сечениях рождения резонансов, которые могли бы дать вклад в область дилептонов малых масс приводило к неоднозначности результатов и их интерпретации. Очевидно, что для более полного изучения этой проблемы необходима детальная информация о событии в целом и максимально возможная статистика.
Целью диссертационной работы являлось изучение процессов рождения мюонных пар с массой М - s м , характеристик их адронного и гамма сопровождения. Перед автором были поставлены следующие задачи:
участие в запуске, наладке, выборе режимов работы высоковольтной системы и электродного модуля стримерной камеры;
участие в настройке пучковых детекторов частиц, оптимизации электронной логики ' отбора событий и наборе статистики на ускорителе;
участие в разработке критериев отбора исследуемых событий и создании программного обеспечения системы обработки фильмового материала.
изучение основных параметров заряженной компоненты сопровождения димюонов;
- исследование характеристик гамма - сопровождения мюонных пар, включающее в себя отбор фотонов, коррекцию их параметров и моделирование;
анализ результатов эксперимента на предмет прояснения вопроса о происхождении мюонных пар малых масс, сравнение с данными предыдущих экспериментов и теоретическими моделями.
В основу диссертации положены исследования, выполненные при участии автора сотрудничеством: ОИЯИ (Дубна) - ЦИФИ ВАН (Будапешт) - ФИ ЧСАН и Ядерный центр Карлова университета (Прага) - ИФ АН ГР (Тбилиси).
Научная новизна исследований состоит в получении данных о фотонах и заряженных частицах сопровождения в событиях с образованием мюонной пары. В отличие от предыдущих экспериментов с использованием стримерной камеры, где конверторы фотонов служили только для идентификации электронов и у-квантов, впервые измерены импульсные и угловые характеристики фотонов, полученные с помощью специальной методики обработки. На основе статистики, на порядок величины превышающей статистику других экспериментов, в которых регистрировались лептонные пары в области xf г 0,4, М < М...., Р_,_ з 1,5 ГэВ/с вместе с сопровождающими их заряженными частицами и у-квантами, было сделано заключение, что известные резонансы являются доминирующим источником димюонов малой массы (0,2 < М < 0,6 ГэВ/с2), рожденных в нецентральной области. Этот результат не описывается существующими теоретическими моделями, включая модель мягкой кварк-антикварковой аннигиляции.
Практическая ценность полученных результатов состоит в следующем:
Конструкция и характеристики конверторов у-квантов из свинцового стекла, методика размещения их в чувствительном объеме стримерной камеры могут представлять интерес при .проектировании новых аналогичных приборов.
Разработан алгоритм и создан комплекс программ анализа и моделирования процессов образования фотонов и взаимодействия их с материалом конверторов, что может быть использовано при обработке результатов других экспериментов.
Сведения о механизме рождения мюонных пар малых масс должны привести (и уже привели) к пересмотру старых моделей и стимулировать создание новых, а также могут быть полезны при планировании будущих экспериментов.
В ходе данной работы получен большой экспериментальный материал, полная обработка которого даст новую информацию о механизме адронных взаимодействий.
Автором защищаются следующие основные результаты, изложенные в данной работе:
1. Проведен эксперимент по изучению процессов образования
мюонных пар в п'С - соударениях, набрано более 270 тысяч
стереофотографий, из которых обработано около 60%. Полученная
статистика на порядок величины превышает статистику других
экспериментов, регистрирующих лептонные пары в области х а 0,4,
М < М_ . ., Рх ^ 1,5 Гэв/с вместе с сопровождающими их заряженными
частицами и г-квантами.
2. Впервые в методике стримерных камер осуществлено
измерение импульсных и угловых характеристик фотонов, для
получения которых была разработана специальная методика обработки.
3. В спектрах масс цц'г и цц'п наблюдаются сигналы от
Далитц распадов резонансов (7) —> цц'г, и —> м*д"я), а в спектре
д*д": р(ш) —> ий- Сделана оценка их относительного вклада в
соответствующие распределения. Резонансы т), р, ы являются
доминирующим источником мюонных пар малой массы
-
Проведена проверка гипотезы о присутствии в f/д" спектрах вклада радиационных распадов других, более тяжелых резонансов.
-
Измерены сечения рождения резонансных источников мюонных пар, а также полное сечение образования димюонов в области М < о,б гэв/с , х > 0,4. оно равно а = (227±зо) нб/нуклон.
-
В интервале масс 0,23 з м * 0,35 ГэВ/с2 около нижнего края (0.4 < х з 0.5) аксептанса данного эксперимента виден резонансоподобный сигнал - (38±10) событий с FWHM =* 60 МэВ/с2. Сечение этого процесса составляет (17±5) нб/нуклон.
Апробация диссертации. Основные методические и физические результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались автором на сессии отделения ядерной физики АН СССР (Москва, итэф), рабочих совещаниях международного сотрудничества РИСК, на семинарах ЛЯП ОИЯИ; были представлены на Международную Еврофизическую конференцию по физике высоких энергий в Мадриде (1989), на Международный семинар по образованию мягких лептонных пар и фотонов в Питтсбурге (1990), на Международную конференцию "кварковая материя-91" в Гатлинбурге (1991) и опубликованы в виде препринтов ОИЯИ, в журнале "Приборы и техника эксперимента" и
материалах международного семинара.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем диссертации составляет 114 страниц, включая 35 рисунков и 11 таблиц. В списке литературы 124 пункта.
