Введение к работе
Актуальпось проблемы. В последние годы существенно возрос интерес к проблемам и методам описания сильно возбужденной ядерной материи. Большое внимание в литературе уделяется проблемам хромоплазмы, состоящей из кварков и глюопов, как предельному асимптотическому состоянию ядерного вещетва.
В настоящее время признается, что квантовая хромодинампка (ЮСД) базирующаяся на принципах современной теории поля как составная часть Стандартной модели на ряду с моделью электрослабых взаимодействий, является основой теории сильных взаимодействий. ЮСД, трактующая адроны как составные объекты, содержащие более фундаментальные составляющие - кварки и глюоны, должна, в принципе, описывать как асимптотические состояния, так и соответствующие фазовые переходы. Однако, применение ЮСД к ядро-ядерным столкновениям, особешга в области, где как кварк-глюоппые, так ц нуклоные степени свободы играют существенную роль - затруднительно, а природа деконфайнмента н , соответственно, перехода обычной (нуклониой) ядерной материи в хромоплазму, пока пе ясна.
Особый интерес вызывают реакции идущие за пределами кинематики однону-клонных столкновений, при которых регистрируемая частица уносит импульс принадлежащий группе пуклоцов налетающего ядра или ядра мишени.
Уже в первых работах по релятивистской ядерной физике подчеркивалась важность изучения масштабной инвариантности (автомодельности) ядерных столкновений, которая интерпретировалась как свойство локальности адронных взаимодействий, позволяющее разрабатывать универсальные подходы к описанию разнообразных реакций. Особенностью таких подходов является то, что некоторые параметры: нормировочные константы, функциональные зависимости от комбинаций определяющих задачу параметров, вводятся в теоретическую модель из эксперимента.
Длателное экспериментальное и теоретическое изучение кумулятивного эффекта [10-14], правело к обнаружению ряда нетривиальных закономерностей: приближенное равенство наклоиа спектров кумулятивных частиц в зависимости от переменной Сгавинского X; масштабно - инвариаптпый характер инклюзивных сечепий в зависимости от Т/Тто*, где Тт„ - максимально возможная кинетическая энергия регистрируемой частицы в предположении нуклон -иуклоиного соударения; усиленная (пропорциональпал объему ядра) А-зависимость сечений; слабая зависимость от энергии налетающей частицы, начиная с некоторой энергии. Было показано, что качественное и количественное описание универсальных свойств сечепий кумулятивных процессов невозможно в рамках традиционных в ядерной физике нред-ставлений о внутреннем движешт нуклонов и многократном рассеянии налетающей частицы нуклонами ядра.
Однако, недостаточно изучен переход от подпороговой ядерной физики где доминирующую роль ь образовании частиц играет фермиевское движение пуклоцов к кварковим степенны свободы в ядрах.
Аналогичные свойства сечений образования инклюзивных частиц (усиленные А-зависимости, подобие формы спектров) были обнаружении и при более низких энергиях сталкивающихся ядер ( около 1 ГэВ/пуклод). Особый интерес вызвал, в последнее время, ряд экспериментов [7-9] по глубоконоднороговому рождению каопов и антипротонов в ядро- ядерных взаимодействиях. Эффект усиления выходов дапиых частиц по сравпеншо с протон-ядерпыми реакциями превосходит порядок величины и, также не может быть объяснен в рамках ферми-движения нуклонов внутри ядра. Недавно начато исследование таких реакций еще на двух ускорителях : в Японии (КЕК) и ФРГ (Дармштадт).
Следует отметить, что в отличие от кинематики кумулятивных процессов, где преимущественно изучалась область фрагментации мишени или налетающего ядра, последние реакции относятся в основном к центральной области.
Под центральной областью поаимаеся такая кинематическая' ситуация, когда скорость регисряруеыой частицы (или Лоренц-фактор относительного двиніеиия) одинаково удалена от скоростей сталкивающихся объектов.
Именно на изучение центральной области взаимодействия нацелены планируемые эксперименты па ядерных коллайдерах (папрпмер LHC CERN) с целью обнаружения предельно высоких возбуждений, ядерцой материи, именуемых в литературе "кварк-глюонпой плазмой". Поэтому, целеполравлепное экспериментальное изучение центральной области, исследование и формулировка общих закономернстей рождения частиц в реакциях, где кварк-глюоияые степени свободы существенны -наиболее актуальные задачи современной ядерной физики.
Цель работы состояла в экспериментальном и теоретической исследовании нод-цороговых и кумулятивных реакций.
-
Участие в создании и модернизации установки "КАСПИИ".
-
Проведение сеансов измерений, обработка и апализ экспериментальных данных по цодпороговому л околопороговому рождению каопов и пионов в реакциях p-f-C, d+C и С+С в зависимости от энергии налетающих ядер.
-
Построение модели описания подпороговых процессов на основе автомодельного, релятивистски инвариантного подхода.
-
Применение модели к протон-ядерпым н ядро-ядерньш реакция»! на основе опубликованных экспериментальных данных.
5. Предсказания на основе полученной модели сечений рождения различных
частиц в планируемых и возможных экспериментах.
Научпая повпзпа и практическая ценность работы.
Проведена систематические экспериментальные исследования рождения К~, Л'+, л--, т+ -мезонов в зависимости от энергии и типа налетающих ядер в диапазоне энергий 2.5-8.1ГэВ.
Впервые объединены подпороговые реакции при относительно невысоких энергиях, около 1 ГэВ/пуклоп, с реакциями кумулятивного типа в рамках единого подхода, на основе автомодельного решения.
">
Предложенная модель дает возможность делать количественные оценки выходов частиц в разнообразных подпороговых ядро-ядерпых реакциях. Модель может использоваться для планирования экспериментов.
Экспериментальные данные по отношениям сечений каонов и пионов полученные в условиях одиого эксперимента, для разных реакций, имеют существеппо мепыпне систематические ошибки, что важно для построения теоретических моделей.
Данные но рождению каонов могут быть использованы для создания каоиних пучков па действующих ускорителях ядер.
Апробация работы и публикации. Результаты вошедшие в диссертацию докладывались автором на научных семинарах ИЯИ РАН; ИТЭФ (Москва); ЛВЭ н ЛЯП ОИЯЇЇ ; на XI Международном семинаре по релятивистской ядерной физике и квантовой хромодпнамике (Дубна 1992), на Международной конференции по ядерной динамике (Италия, 1990); обсуждались йа Всесоюзных семипарах по программе исследований на мезонной фабрике ИЯИ (Звенигород 1985,1987 г.г.), и содержатся в работах [1-6], опубликованных в кратких сообщениях ОИЯИ, журналах "Ядерная физика","Nuclear Physics", в материалах вышеупомянутых конференций.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Текст содержит 68 страниц, включая 3 таблппы и 20 рисупков. Список литературы содержит 46 наименований.
Автор защищает:
1.Участие в создании и модернизации установки "КАСПИИ". Моделирование магнитооптических систем установки, проведение измерений, обработка и анализ экспериментальных данных.
-
Экспериментально измеренные отпошепяя сечений рождения К~, К*~,х'~,ъ+ -мезонов с импульсом 8.00 МэВ/с в зависимости от энергии налетающих ядер в диапазоне 2.5-8.1ГэВ, в реакциях p-f C,d+C,C+C.
-
Единый подход для описания инклюзивных сечений рождения подпороговых и кумулятивных адроцов в протон-ядерных и ядро-ядерных реакциях, па основе автомодельного решения.
