Содержание к диссертации
Введение
1 Введение. 3
1.1 Спин-орбитальная структура дейтрона. 4
1.2 Импульсное распределение нуклонов в дейтроне 5
1.3 Поляризационные состояния дейтрона 8
1.4 Тензорная анализирующая способность и коэффициент передачи поляризации 9
1.5 Обзор результатов измерений Т2о и ко 11
1.6 Постановка задачи 17
2 Методика измерения коэффициента передачи поляризации «о в реакции nC{a~^f>)X при угле вылета вторичных протонов 0. 27
2.1 Пучок первичных дейтронов 28
2.2 Вторичный пучок 29
2.3 Поляриметр АНОМАЛ ОН 30
2.3.1 Мишень 32
2.3.2 Магнит спектрометра АНОМАЛОН 32
2.3.3 Трековая система 33
2.3.4 Время-пролетный канал 34
2.3.5 Сцинтилляционные годоскопы частиц отдачи 35
2.4 Управление экспериментом 36
2.4.1 Триггер 36
2.4.2 Формат записи 37
3 Обработка экспериментальных данных . 46
3.1 Отбор событий по времени пролета 47
3.2 Отбор событий от упругого рр-рассеяния в анализаторе поляриметра с помощью годоскопов сцинтилляционных счетчиков. 48
3.3 Реконструкция треков частиц 49
3.3.1 Юстировка координатных детекторов 50
3.3.2 Анализ траекторий частиц до мишени-анализатора 52
3.3.3 Анализ траекторий частиц за спектрометричеким магнитом , 54
3.3.4 Анализ треков частиц между водородным анализатором и магнитом 55
3.3.5 Отбор вершин рр-взаимодействий в мишени-анализаторе. 56
3.4 Отбор событий по импульсам рассеянных на анализаторе протонов. 57
3.5 Отбор событий по углам рассеяния протонов на анализаторе 58
Результаты измерений «о и их анализ. 61
- Поляризационные состояния дейтрона
- Поляриметр АНОМАЛ ОН
- Сцинтилляционные годоскопы частиц отдачи
- Анализ траекторий частиц за спектрометричеким магнитом
Введение к работе
Основная цель работы
Цель работы состояла в измерении коэффициента передачи поляризации «о от дейтрона протону в реакции развала дейтрона на углероде l2C(d,~ft)X при угле вылета вторичного протона 0 в области внутридейтронных импульсов к (в системе бесконечного импульса дейтрона) от 0 до 550 МэВ/с с использованием пучка векторно поляризованных дейтронов синхрофазотрона ОИЯИ.
Актуальность темы
Дейтрон является простейшей связанной двухнуклонной системой, исследование которой позволяет получить информацию о характере ядерных сил на малых расстояниях, где возможно проявление ненуклонных степеней свободы.
Одним из возможных путей изучения структуры дейтрона является исследование процесса развала дейтрона в экспериментах, в которых наряду с дифференциальным сечением измеряются поляризационные характеристики реакции, такие, как коэффициент передачи поляризации от векторно поляризованного дейтрона вторичному протону и тензорная анализирующая способность при соответствующей поляризации дейтрона. В определенных кинематических условиях эксперимента даже при высоких относительных энергиях сталкивающихся частиц, при которых выполняются условия применимости импульсного приближения, заметную величину могут иметь поправки к этому приближению, связанные с таким механизмом реакции развала дейтрона, как взаимодействие в конечном состоянии. Измерение отмеченных выше характеристик реакции в одних
uv. »Л4л!>и|«АЛЫ1АЯ БИБЛИОТЕКА
и тех же кинематических условиях эксперимента позволяет надежно идентифицировать механизм реакции, что весьма важно для получения адекватной информации о структуре дейтрона.
К моменту постановки эксперимента, описываемого в диссертации, наблюдался значительный дефицит данных по коэффициенту передачи поляризации из-за существенно больших трудностей его измерения по сравнению с дифференциальным сечением и тензорной анализирующей способности процесса развала дейтрона. Кроме того, существовавшие на то время данные, полученные разными группами, противоречили друг другу даже в области малых внутридейтронных импульсов.
Научная новизна работы
Измерен коэффициент передачи поляризации от дейтрона протону «о в реакции 12С(а,~$)Х при угле вылета вторичного протона 0 в диапазоне внутридейтронных импульсов (в системе бесконечного импульса дейтрона) к от О до 550 МэВ/с. В области к > 420 МэВ данные получены впервые.
Показано, что для удовлетворительного описания результатов эксперимента достаточно использовать реалистические волновые функции дейтрона, если в расчетах учитываются поправки к импульсному приближению, обусловленные взаимодействием в конечном состоянии реакции развала дейтрона.
Научная и практическая ценность работы
Полученные в диссертации экспериментальные данные по kq в процессе развала дейтрона могут быть использованы для проверки различных моделей дейтрона, а также для
изучения механизма реакции.
Существенная часть методики эксперимента, выполненного в настоящей работе, использовалась в дальнейшем при исследовании тензорной анализирующей способности Гго в процессе развала дейтрона 12C(d,p)X на тензорно поляризованном пучке дейтронов синхрофазотрона ОИЯИ. Совместный анализ данных по «0 и Т2о, полученных в одинаковых кинематических условиях эксперимента, позволяет надежно идентифицировать механизм реакции развала дейтрона и, как следствие, получить надежную информацию о структуре дейтрона.
Созданная методика выделения событий от упругого рр-рассеяния в водородном анализаторе поляриметра АНОМАЛ ОН с помощью, годоскопов сцинтилляционных счетчиков может быть использована в других экспериментах.
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались на Международных симпозиумах ДЕЙТРОН-93 в Дубне и СПИН-92вНагойе.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из 5 глав и приложения. Общий объем работы составляет-83 страницы, включая 26 рисунков и 7 таблиц. Библиография содержит 51 ссылку.
Поляризационные состояния дейтрона
Существуют две важные поляризационные характеристики процесса рассеяния, которые весьма чувствительны к структуре дейтрона,
Одна из них - тензорная анализирующая способность Тго- В случае реакции развала тензорно поляризованных дейтронов это асимметрия выхода протонов под углом 0. В случае исследования процесса упругого рассеяния протона на дейтроне измеряется асимметрия выхода протонов под утлом 180" в системе центра масс. )
Как отмечалось выше, измерение зависимости Т20 от величины внутридейтронного импульса дает информацию о форме импульсного распределения нуклонов в дейтроне. В импульсном приближении Г20 выражается следующим образом через компоненты волновой функции дейтрона :
Другая важная поляризационная характеристика - коэффициент передачи поляризации («о) от дейтрона протону под углом 0. KQ это отношение поляризации вторичного протона от реакции развала векторно поляризованного дейтрона к поляризации первичного дейтрона. Эту поляризационную характеристику гораздо более трудно измерить, поскольку для определения поляризации вторичного протона требуется перерассеить его на дополнительной мишени с известной анализирующей способностью. Обычно эффективность такого поляриметра невысока и требуется относительно большее время для достижения приемлемой статистики в измерениях. Кроме того, требуется очень аккуратный подход к постановке эксперимента и анализу данных из-за возможности проявления ложной асимметрии поляриметра, а также из-за требования обеспечения высокой эффективности выделения вторичных протонов в реакции развала дейтрона от большого количества дейтронов первичного пучка, нерассеянных на ядрах основной мишени.
Тем не менее, измерение коэффициента передачи поляризации необходимо, поскольку при этом извлекается информация принципиально отличная от информации, получаемой при измерении Тго. А именно, информация об ориентации спина нуклона в дейтроне в зависимости от величины его импульса. В импульсном приближении поляризационная характеристика ге0 может быть найдена по формуле:
Это выражение описывает окружность в координатах KQ, Т20 и не содержит параметры волновых функций дейтрона и и w, которые определяются выбранной моделью нуклон-нуклонного взаимодействия, Поэтому измерение поляризационных характеристик реакции Ко и Т20 в одинаковых кинематических условиях эксперимента позволяет контролировать справедливость импульсного приближения. Если оно выполняется, то экспериментальные точки должны лежать на отмеченной выше окружности.
Обзор результатов измерений Т%о и ко Для измерения Ти и ко требуется наличие либо пучка поляризованных дейтронов, либо мишени из поляризованных дейтронов. Ускорители ОИЯИ и лаборатории Сатурн (Сакле, Франция) предоставляют высокоточные пучки поляризованных дейтронов, что позволяет исследовать область малых межнуклонных расстояний в дейтроне. Это определило тот факт, что к настоящему времени зависимости Тго и «о от внутридейтронного импульса (к) измерялись, в основном, с использованием этих машин.
Работа [18] была одной из первых работ, в которых были сделаны измерения тензорной анализирующей способности процесса упругого dp-рассеяния под углом вс_т.=180. Использовался пучок поляризованных дейтронов при шестнадцати различных энергиях в диапазоне от 0,3 до 2,3 ГэВ и жидководородная мишень. Детектирование вторичных протонов осуществлялось спектрометром SFES-4 [19]. В отличие от предшествовавшей работы [20], здесь впервые наблюдались большие отрицательные значения 7зо (Рис. 1.1), вызвавшие огромный резонанс в теоретической среде.
В 1986-1987 годах в Сакле были проведены исследования реакции развала дейтрона на ядрах [15]. Измерялись импульсное распределение нуклонов в дейтроне и тензорная анализирующая способность. Использовался поляризованный дейтронный пучок с энергиями 2,1 и 1,25 ГэВ. В эксперименте использовались жидководородная и жидкогелиевая мишени, а также твердые 0.2
Первые измерения коэффициента передачи поляризации /с0 от дейтрона протону в процессе развала дейтрона на углероде были проведены в 1990 году дубненской группой АЛЬФА [29]. Измеренные значения в диапазоне к от 0 до 350 МэВ/с сохраняли практически постоянную величину, близкую к 1, что резко противоречило предсказаниям моделей с использованием импульсного приближения.
В 1990 году группой АНОМАЛ ОН были проведены пробные измерения коэффициэнта передачи поляризации «о от дейтрона протону в процессе развала дейтрона на углероде [46]. Этот эксперимент в большей степени был направлен на исследование имеющегося поляриметра АНОМАЛ ОН с целью его дальнейшей реконструкции для повышения статистической точности измерений «о- Измеренные значения /eg ПРИ импульсах к 0 и 410 МэВ/с оказались равными 1±0,07 и -0,4±0,2, соответственно. Таким образом, результаты измерений группы АНОМАЛОН, в отличие от результатов измерений группы АЛЬФА, указывали на достижение отрицательных значений ко в области больших внутридейтронных импульсов. Это противоречие стимулировало модернизацию установок обеих групп, а также группы из Сакле, с целью качественного изучения коэффициента передачи поляризации.
В 1992-1993 годах указанные выше три группы занимались измерением тензорной анализирующей способности и коэффициента передачи поляризации в реакциях упругого рассеяния и развала дейтрона. Так как. методика и результаты измерений группы АНОМАЛОН представляются в данной работе, автор считает целесообразным более подробно остановиться на методике постановки эксперимента двух других групп.
Эксперимент 249 в Сакле, состоящий из двух.этапов (1992 г., 1993 г.), был направлен на продолжение измерения поляризационных характеристик дейтрона в реакциях упругого рассеяния дейтрона и развала дейтрона на протоне. В эксперименте принимали участие физики из Франции, США и России (ОИЯИ, ПИЯФ). Измерены зависимости к0(к) и Тго(А:) в реакции упругого рассеяния дейтрона на протоне в диапазоне энергий налетающего дейтрона от 0,3 до 2,34 ГэВ.
Поляризованный пучок дейтронов падал на жидководородігую мишень. Использовались две мишени, длиной 10 и 4 см. Для учета влияния вклада от рассеяния на стенках мишени проводились измерения с пустой мишенью. Вклад от стенок оказался пренебрежимо малым.
Поляризация дейтронного пучка, как и во всех предыдущих экспериментах, измерялась на стадии инжекнии дейтронов. Поляризация дейтронов не изменялась на стадии их ускорения [18]. Толщина водородной мишени и интенсивность пучка подбирались при каждом значении энергии дейтронов с целью оптимизации скорости счета в измерениях.
Спектрометр SPES-IV, предназначенный для регистрации вторичных протонов, был установлен под углом 0[obi=l(7o в течение всех измерений. При этом в системе центра масс это соответствовало углам рассеяния 176,4 и 175,0е при энергиях дейтронов 0,3 и 2,34 ГэВ.
Поляризация вторичных протонов определялась с помощью поляриметра РОММЕ [21], располагавшегося вблизи последней фокальной плоскости спектрометра SPES-IV. Поляриметр состоял из шести многопроволочных пропорциональных камер, обеспечивающих измерение координат треков в доль осей X и Y с погрешностью от 1,6 до 3,2 мм для камер до и после анализатора, соответственно. Углеродный анализатор, толщиной 31,2 см, был. установлен между третьей и четвертой камерами поляриметра. Поляриметр калибровался несколько раз при разных энергиях протонного пучка ускорителя от 0,2 до 2,4 ГэВ. Данные калибровки с использованием 16-параметрического фита [22] применялись для определения коэффициента передачи поляризации
Поляриметр АНОМАЛ ОН
С целью измерения поляризации протонов от реакции 12С(а, р)Х в 1990 году был создан поляриметр АНОМАЛОН на основе магнитного спектрометра АНОМАЛОН [42], расположенного вблизи фокуса F7 магнитного канала проводки вторичного пучка ВП-1 (см. Рис. 2.1). В фокусе F7 была установлена жидководородная мишень-анализатор. Поляризация вторичных протонов определялась по измеренной асимметрии их упругого рассеяния на жидководородной мишени с использованием известной анализирующей способности упругого рр-рассеяния (45].
После проведенных в 1990 году первых поляризационных измерений [46], показавших реальные возможности поляриметра, в 1991 году установка АНОМАЛОН была усовершенствована с целью увеличения ее светимости (примерно в 30 раз) и эффективности выделения событий как от исследуемой реакции, так и от упругого рр-рассеяния в водородном анализаторе поляриметра при поляризационных измерениях. - Был увеличен размер окна коллиматора первичного дейтронного пучка и установлен дополнительный дуплет квадрупольных линз, фокусирующих пучок на мишень ТІ. Это позволило максимально использовать импульсный и угловой захват канала медленного вывода вторичных частиц ВП-1.
-До 72 м была увеличена длина время-пролетного канала, что способствовало эффективной режекции дейтронов вторичного пучка в процессе измерений и обработки экспериментальных данных. Коэффициент режекции был не хуже 1000.
Сконструирована и установлена жидководородная мишень-анализатор, длина которой вдоль вторичного пучка составляет 1 м, что превышает в трое длину мишени, использовавшуюся ранее. Рекордно малая (0,12 г/см2) для мишеней такого размера толщина стенок обеспечивает нижний энергетический порог регистрации протонов отдачи от упругого рр-рассеяния в анализаторе на уровне 15 МэВ.
- Расширена апертура анализирующего магнита поляриметра SP-40 (Рис. 2.1) в горизонтальной (до 1 м) и вертикальной (до 0,4 м) плоскостях и увеличено число каналов регистрации многопроволочных пропорциональных камер, что привело к значительному увеличению углового захвата для событий от упругого рр-рассеяния в анализаторе ( 100 мрад по полярному и ± 30 по азимутальному углам рассеяния, соответственно). - Установлены годоскопы стшнтилляционных счетчиков 5я, и SRR (Рис. 2.1) для регистрации на совпадение протонов от упругого рр-рассеяния в анализаторе. Это позволило существенно подавить события от неупругих процессов в анализаторе и, как следствие, повысить анализирующую способность поляриметра.
Использование новой мишени-анализатора и расширение углового захвата поляриметра обеспечили величину эффективности поляриметра (определяемой как отношение числа протонов, рассеянных на анализаторе в рабочем угловом диапазоне к числу протонов, падающих на анализатор) на уровне 2%.
Модернизация установки АНОМАЛОН позволила выполнить в марте 1992 года систематические измерения коэффициента передачи поляризации вплоть до рекордного значения внутридейтронного импульса &=550 МэВ/с. 2.3.1 Мишень.
В качестве мишени-анализатора для измерения поляризации вторичных протонов, рожденных в исследуемой реакции, использовалась разработанная группой Л.Б. Голованова жидководородная мишень с системой реконденсации водорода жидким гелием. Мишень была установлена в фокусе F7 на экспериментальной площадке установки АНОМАЛОН (Рис. 2.2).
Конструктивно мишень-анализатор состоит (Рис. 2.3) из четырех секций А, В, С, D, изготовленных из майлара, толщиной 125 мкм, и разделенных между собой перегородками. По наполнительной трубке жидкий водород поступает сначала в секцию А и заполняет ее. Затем через узкую щель в верхней части сосуда А водород поступает в секцию-В"и так далее. Таким образом, конструкция мишени позволяет изменять толщину водородного анализатора (100 мм, 300 мм, 600 мм и 1000 мм). Диаметр мишени составляет 60 мм.
Внутренний сосуд с жидким водородом помещался в вакуумную камеру, изготовленную из майлара. Последняя находилась в пенопластовом кожухе, который выполнял также роль несущей конструкции мишени. При испарении газообразный водород поступал в теплообменник, расположенный над мишенью. Здесь, охлаждаясь жидким гелием, водород переходил в жидкое состояние и затем по наполнительной трубке внутреннего сосуда вновь поступал в рабочую область мишени. Суммарная толщина всех боковых стенок мишени составляла 0,12 г/см2, что соответствовало энергетическому порогу регистрации протонов (от реакции упругого рр-рассеяния) яз 15 МэВ.
В качестве анализирующего магнита спектрометра АНОМАЛОН использовался диполь SP-40. С целью увеличения вертикального углового захвата частиц, вылетающих из водородной мишени, было увеличено расстояние между полюсами диполя до 40 см.
Зависимость величины проекции поля магнита на вертикальную ось (Y) от координаты (Z) частицы в доль осевой траектории представлена на Рис. 2.4. Рабочий ток магнита выбирался таким образом, чтобы интеграл поля Ву вдоль траектории обеспечивал угол поворота протонов с импульсом 4,5 ГэВ/с близкий к 80 мрад. Этот угол приблизительно равен углу в плоскости XZ между осями Z координатных детекторов, распологавшимися до и после магнита. Величина магнитного поля поддерживалась постоянной и контролировалась датчиком Холла, установленным на нижнем полюсе магнита. Координатная система установки АНОМАЛ ОН состояла из девяти пропорциональных камер PC1-FC5 и РС7-РС10 (Рис. 2.1), имеющих различные размеры и конструкцию. Камеры РС1-РС5 использовались для определения координат траекторий частиц, падающих на водородную мишень-анализатор. Камеры же РС7-РС10 служили для восстановления треков частиц, рассеянных на мишени-анализаторе. Кроме того, с их помощью определялся угол поворота частиц в магнитном поле диполя SP-40 и находился их импульс.
Пропорциональные камеры РС1-РС5 имели одинаковую конструкцию {Рис. 2.5). Каждая камера состояла из трех плоскостей X, U, и V. Анодные электроды соседних плоскостей в каждой камере намотаны под углом 60 друг к другу. Катоды этих камер сделаны из алюминиеиой фольги, толщиной 10 мкм. Геометрические параметры каждой из плоскостей камер РС1-РС5 приведены в Таблице 2.1. Распложенные за магнитом камеры РС8-РС10 по конструкции аналогичны камерам РС1-РС5, однако сущетвенно отличаются от них размерами чувствительной области (см. Таблицу 2.1). Кроме того, они имеют не три, а две взаимно ортогональные плоскости X, Y. Камера РС8 имеет дополнительную ft плоскость V, угол поворота анодных электродов которой относительно оси Y равен 60.
Пропоріціональная камера РС7 конструктивно отличается от остальных камер тем, что ее три плоскости (X, U, V) имеют общие проволочные катоды. Проволочки из нержавеющей стали, диаметр которых равен 50 мкм, намотаны с шагом, равным 1 мм.
Сцинтилляционные годоскопы частиц отдачи
На первом этапе для каждой камеры РС1-РС5 анализировались различные комбинации зарегистрированных координат X, U, V и проверялось их соответствие так называемому соотношению "XUV": X = U + V. Это соотношение должно выполняться для трехплоскостных камер (X, U, V) с углом 60 между нитями в плоскостях U и V, если набор кооринат X, U и V отвечает одновременному срабатыванию соответствующих плоскостей при прохождении через них одной реальной частицы. Предполагалось, что последнее утверждение верно, если указанное выше равенство выполняется с точностью ±2 мм. Если имелся только один набор координат в камере, удовлетворяющий соотношению "XUV", то другие наборы в этой камере в 4І дальнейшем не анализировались. При наличии двух и более наборов координат, удовлетворяющих соотношению "XUV", или при полном отсутствии кластеров в какой-либо плоскости камеры эти наборы координат поступали на следующий этап обработки.
Описанная выше процедура обработки данных позволила выделить 65% событий, когда для всех камер РС1-РС5 удалось определить единственный набор координат, отвечающий соотношению "XUV". Для каждого из этих событий по координатам трека частицы в одноименных плоскостях камер (X, U,
Остальные 35% событий анализировались следующим образом. Для каждого события из всех камер РС1-РС5, для которых имелся единственный набор координат с точки зрения критерия "XUV", выбиралась пара камер наиболее удаленных друг от друга по оси Ъ. Через точки с координатами трека X, U, V в этих камерах проводились прямые в плоскостях XZ, UZ, VZ. После этого в плоскостях других камер искался кластер, ближайший к л. точке пересечения соответствующей прямой с этими плоскостями. Если центр тяжести кластера в какой-либо плоскости находился на расстоянии большим, чем 2 мм от прямой, то эта плоскость исключалась из анализа координат трека частицы при обработке текущего события. По координатам трека частицы во всех неисключенных из анализа плоскостей (X, U, V) методом наименьших квадратов проводились прямые в плоскостях XZ, UZ, VZ, соответствующие проекциям трека на эти плоскости.
Описанная выше процедура обработки позволила восстановить треки частиц для 98% событий.
Далее изложен метод восстановления трека частицы за магнитом на примере реконструкции его проекции на плоскость XZ, Если в каждой плоскости X камер РС8-РС10 имелся хотя бы один кластер, то перебирались всевозможные их комбинации по одному из каждой плокости и методом наименьших квадратов через координаты их центров тяжести (Х8, Х9, Х10) проводились прямые и определялись параметры ах, Ьх этих прямых. Истинным, т.е. соответствующим реальному прохождению частицы через камеры, считался такой набор кластеров, при котором достигалось минимальное значение ха. При этом, если минимальное значение х2 было больше 10, то трек частицы считался невосстанавливаемым и такое событие исключалось из дальнейшей обработки. В случае отсутствия кластера в одной из трех плоскостей X камер РС8-РС10, производилась попытка восстановить трек частицы по его координатам в двух плоскостях. При этом анализировались события, имеющие только один кластер в этих плоскостях. Полученные для таких событий параметры проекций трека аХлЬх сразу проверялись на условие прохождения соответствующих прямых через зазор магнита SP-40. Аналогично восстанавливались параметры трека в плоскости YZ. Если одну из двух проекций трека не удавалось восстановить для данного события, то такое событие выбрасывалось из дальнейшего анализа. Данный метод позволил восстановить треки частиц только для 67% набранных событий. Большая неэффективность была обусловлена, главным образом, геометрическими причинами. Дело в том, что из-за рассогласованности апертур магнита и камер до 20% частиц, вылетевших из мишени-анализатора и попавших в триггерные счетчики SFL,SFR, не проходили через рабочее окно камеры РС10. Впрочем, треки с такими наклонами все равно были бы выкинуты из обработки по другим критериям отбора. Суммарная геометрическая неэффективность плоскостей X и Y камер РС8-РС9 составляла примерно 10%.
Неэффективность реконструкции треков частиц после магнита была не более 3% и была обусловлена режекцией событий, в которых отсуствовали кластеры в одной из плоскостей камер, а в другой одноименной плоскости было более одного кластера.
На промежутке водородная мишень - магнит SP-40 располагалась одна трехплоскостпая камера РС7 (Рис. 2.1). Использование одной камеры, конечно, не давало желательного переопределения координат для восстановления треков частиц, рассеянных на водородной мишени. Однако, основываясь. на знании формы поля анализирующего магнита и предположении о достаточном уровне его однородности, а также малости угла отклонения протонов в поле магнита SP-40, можно в приближении геометрической оптики успешно реконструировать треки рассеянных на мишени протонов. В рамках этого приближения в настоящей работе предполагалось, что рассеянная на анализаторе частица двигается прямолинейно и на оптической плоскости магнита резко меняет направление своего прямолинейного движения. При этом угол между прямолинейными траекториями частицы до и после магнита определяется интегральной величиной магнитного поля на участке движения в магнитном поле.
На первом этапе восстановления трека частицы на участке мишень-магнит определялись координаты пересечения ее трека после магнита с оптической плоскостью магнита вдоль осей X, U, V. После этого среди всех кластеров в плоскостях X, U, V камеры РС7 искались такие их наборы по одному кластеру из каждой плоскости, которые подчиняются соотношению "XUV" (см. параграф 3.3.2). При наличии только одного такого набора в каждой из плоскостей XZ, UZ, VZ проводилась прямая через точку с соответствующей координатой (X, U, V) кластера в камере РС7 и точку с соответствующей координатой трека на оптической плоскости магнита. Если несколько наборов следовали соотношению "XUV", то выбирался тот, при котором траектория рассеянной частицы исходила из рабочей области мишени-анализатора. Если же последнее условие не позволяло выбрать единственный набор, удовлетворяющий соотношению "XUV", либо такие наборы вообще отсутствовали в камере РС7, то такие событие исключались из дальнейшего анализа.
Здесь следует отдельно остановиться на выборе оптической плоскости магнита. Ее положение по оси Z и угол поворота в плоскости XZ подбирались исходя из требования правильного положения образа мишени по оси Z и минимизации ширины распределения по наименьшему расстоянию между треками протона до и после мишени-анализатора. Анализ показал, что оптическая плоскость магнита находилась на расстоянии Z=+2541,5 мм от центра мишени, а угол ее поворота в плоскости XZ был равен углу (80,58 мрад) между системами координат камер РС1-РС5, РС7 и РС8-РСЮ, расположенных до и после магнита, соответственно
Анализ траекторий частиц за спектрометричеким магнитом
В рамках программы изучения структуры дейтрона в 1993 году было проведено два сеанса измерений тензорной анализирующей способности Т2о в реакции расщепления дейтрона на углероде при угле регистрации вторичных протонов 0 [32]- [37]. Использовался пучок тензорно-поляризованных дейтронов с импульсами от б до 9 ГэВ/с. Источник поляризованных ионов POLARIS генерировал пучок таким образом, чтобы состояние его поляризации (+, 0, -) изменялось в каждом последующем импульсе ускорителя. Как и в предшествующих измерениях с векторно поляризованным пучком, тензорная поляризация дейтронов определялась в начале и в конце сеансов измерений. Измерения поляризации пучка проводилось на установке АЛЬФА по асимметрии упругого dp-рассеяния при импульсе дейтронов 3 ГэВ/с. В результате были найдены следующие значения для двух тензорных компонент и соответствующих векторных примесей: где в скобках указаны систематические ошибки измерений, обусловленные точностью определения анализирующих способностей Ау и Ауу упругого dp рассеяния [41]. Углеродная мишень, длиной 30 см (50 г/см2), была установлена в фокусе F3 канала медленного вывода ВП-1 (Рис. А.1). Поперечное сечение мишени представляло собой квадрат со стороной 6. см, что вдвое превышало поперечные размеры пучка.
Интенсивность и положение пучка па мишени контролировались многопроволочными ионизационными камерами. При этом отклонение пучка от среднего положения не превышало 1 мм в течение всех измерений, а интенсивность поддерживалась на уровне 109 дейтронов/с. Находящийся . за углеродной мишенью ТІ на расстоянии 4,5 м дуплет квадрупольных линз служил для отбора частиц, образующихся в мишени иод углом, не превышающим 1,3. Три магнитных диполя канала ВП-1 отбирали из вторичного пучка частицы с импульсами 4,5, 6,5 и 7,5 ГэВ/с в зависимости от величины измеряемого внутридейтронного импульса. При этом разрешение по импульсу вторичных частиц было не хуже 2%, Идентификация вторичных частиц осуществлялась с помощью двух независимых время-пролетных систем на основе сцинтилляционных счетчиков. Счетчики были установлены в іі фокусах F4, F5 и F7 канала ВП-1. Схема установки АНОМАЛОН была значительно упрощена по сравнению со схемой при измерении коэсрфициента передачи поляризации. Это в первую очередь связано с тем, что при измерении тензорной анализирующей способности пет необходимости в перерассеянии вторичных протонов на анализирующей мишени. Схема установки АНОМАЛОН представлена на рисунке А.2. Здесь трековая система и магнитные элементы, служащие для определения импульса вторичных протонов, те же, что и в измерениях коэффициента передачи поляризации. При этом импульсное разрешение спектрометра составляло 0,76% для протонов с импульсом 7,5 ГэВ/с. 1) Регистрация частиц осуществлялась при одновременном срабатывании счетчиков (Л/1 х Ml х S2 х S3) х (TXl х ТХ2). Сигнал совпадения первых четырех счетчиков являлся признаком того, что частица принадлежит вторичному пучку. Счетчики ТХ1 и ТХ2 - время-пролетные счетчики, первый из которых расположен в фокусе F4 (см. Рис. А.1), а второй - в фокусе F7 канала ВП-1. Эти счетчики были включены в триггер и служили для режекции дейтронов вторичного пучка в процессе измерений.
Окончательная режекция дейтронов вторичного пучка производилась на стадии обработки экспериментальных данных. Для этого использовались сигналы от двух других независимых время-пролетных систем на основе сцинтилляциокных счетчиков N1, N2 и Ml, М2. Счетчики N1 и Ml располагались «близи фокуса F7, а счетчики N2 и М2 - вблизи фокуса F4 и фокуса F5 (см. Рис. А.1) канала ВП-1 на расстоянии 72 м и 45 м от счетчиков N1 и Ml, соответственно
Из анализа выбрасывались события, в которых отсутствовала корреляция между время-пролетными системами N1-N2 и М1-М2. Таким образом, эффективность режекции дейтронов вторичного пучка была практически близка к 100%. Типичная двухмерная гистограмма зависимости времени пролета от импульса частиц вторичного пучка представлена на Рис. А.З. Гистограмма демонстрирует эффективное разделение протонов и дейтронов вторичного пучка.
А.2 Результаты измерений Тго Полученные данные но тензорной анализирующей способности Tjo в реакции l2C(d,p)X при угле вылета вторичных протонов 0 представлены в таблице АЛ, где q и к это внутридейтронный импульс в системе покоя и в системе бесконечного импульса дейтрона, соответственно [1, 2. Относительная систематичекая ошибка в измерениях Тго» обусловленная, главным образом, точностью определения тензорной поляризации первичного пучка дейтронов, составляла 5Т2о/7го=0,04.
