Введение к работе
Актуальность проблемы
Как известно, при высоких энергиях для анализа упругого адрон-дерного рассеяния успешно используется теория многократного рас-еяния Глаубера - Ситенко. Ее прямое обобщение на случай ядро-дерного рассеяния было предложено в 1968 г. В.Франко. В последующие два года были найдены амплитуды рассеяний легчайших ядер и редложено выражение для оценки амплитуды рассеяния тяжелых ядер
"оптическое" приближение Чижа - Максимона, недостатки которого, собенно в применении к неупругим процессам множественного рожде-ия частиц, послужили стимулом для развития других подходов. На-более примечателен результат, полученный И.В.Андреевым (1976 г.)
в пределе больших массовых чисел сталкивающихся ядер фаза упру-ого ядро-ядерного рассеяния дается двойным знакопеременным рядом верток различных степеней функций толщин ядер с коэффициентами ипа тп~1пт~1, где т- и п- степени функций толщин. Указанный ряд
приближении малости радиуса NN-взаимодействия по сравнению с дерными размерами допускает суммирование, что создает основу для ешения крайне актуальной проблемы - разработки расчетного аппа-ата глауберовской теории ядро-ядерного рассеяния.
В последние годы глауберовский подход широко используется в финке промежуточных энергий для описания упругого и неупругого рас-еяния ядер. В частности, он применяется для анализа структуры экзо-ических ядер, обладающих ярко выраженным нейтронным гало, таких ак 6Не и nLi. В ближайшие годы ожидается получение пучков но-ых более тяжелых экзотических ядер. Поэтому остро стоит вопрос о асчете различных характеристик взаимодействий.
В области сверхвысоких энергий не менее актуальна проблема оцен-и общих характеристик ядро-ядерных взаимодействий. Для решения гих задач глауберовский подход необходимо дополнить учетом эффек-ов неупругого экранирования, что можно сделать в рамках квазиэйко-ального приближения реджеонной теории. Это позволяет значительно асширить поле исследований разнообразных процессов во взаимодей-гвиях ядер с ядрами. Во-первых, применяя к амплитуде упругого рас-еяния правила разрезания Абрамовского - Грибова - Канчели, можно олучать сечения неупругих реакций. Во-вторых, учитывая так на-аваемые усиленные диаграммы, можно рассматривать "каскадирова-
ниє частиц в ядрах" и анализировать процессы разрушения ядер. I третьих, используя подход модели кварк-глюонных струн, можно рас считывать характеристики процессов множественного рождения частиі и т.д.
Особенно актуальной представляется задача расчета характеристи остаточных ядер, имеющая большое значение для проектирования ра диационнои защиты создаваемых ускорителей ядер сверхвысоких энер гий, вопросов космического материаловедения, трансмутации радиоан тивных отходов и т.д. В последнее время повышенный интерес к это: проблеме обусловлен также экспериментальными результатами, полу ченными на установке ALADIN - указаниями на возможность реали зации фазового перехода типа жидкость-газ при фрагментации высок возбужденных остаточных ядер золота.
К сожалению, за последние 20 лет в теории разрушений ядер практи чески не было продвижений. На практике использовались представлю ния каскадно-испарительной модели, дополненные учетом времени фоу. мирования вторичных частиц, да феноменологическая модель Андег. ссона - Оттерлунда - Стенлунда для адрон-ядерных взаимодействиі Поэтому перспектива использования реджеонной теории представж ется весьма заманчивой.
Очевидно, что любой новый подход, претендующий на количестве! ные предсказания, прежде всего должен хорошо описывать существу ющие экспериментальные данные. Наиболее полное представление о общих характеристиках ядро-ядерных взаимодействий дают данные срс тоэмульсионных экспериментов, опубликованные в многочисленных р? ботах. Поэтому возникает задача систематизации указанных данны и их комплексного анализа. Данные фотоэмульсионных экспериме! тов дают также уникальную возможность исследовать процессы мулі тифрагментации ядер при высоких энергиях и сравнить их характері стики с характеристиками аналогичных процессов при промежуточны энергиях.
Надо отметить, что большинство планируемых экспериментальны установок нацелено на исследование ограниченных областей фазової пространства, поэтому выявление общих закономерностей процессов их проявлений в ограниченных областях фазового пространства npej ставляется крайне необходимым.
Цели и задачи исследования
Развитие методов расчета амплитуд и сечений ядро-ядерных взаимодействий.
Развитие методов оценки разрушений ядер на быстрой стадии взаимодействий.
Систематический анализ экспериментальных данных о процессах множественного рождения частиц и разрушениях ядер в ядро-ядерных соударениях.
Анализ мультифрагментации ядер при высоких энергиях.
Научная новизна работы
Впервые предложено использовать понятия и методы теории графов ри решении комбинаторных проблем, возникающих в теории взаимо-зйствий ядер с ядрами. Просуммирован вклад диаграмм, представля-дых графами деревьев, в фазовую функцию упругого ядро-ядерного ассеяния в оптическом пределе. Предложен эффективный метод рас-эта амплитуд и сечений взаимодействий ядер с ядрами - так называ-лос древесное приближение.
Впервые стохастический метод усреднения применен для расчета ам-питуд и сечений ядро-ядерных взаимодействий. С его помощью обна-ужено, что в многократных столкновениях ядер с ядрами доминируют іецифические процессы, описывающие взаимодействия каскадных ча-сиц между собой (в терминологии каскадно-испарительной модели) и е имеющие аналога в адрон-ядерных взаимодействиях.
Рассмотрена проблема учета вкладов усиленных диаграмм в редже-зной теории взаимодействий ядер с ядрами при высоких энергиях и редложена новая модель процесса разрушения ядер на быстрой стадии тимодействий - так называемая реджеонная модель разрушения ядер.
Улучшена известная модель FRITIOF - учтены процессы разруше-ия ядер на быстрой стадии взаимодействий и процессы релаксации эзбужденных ядер-остатков.
Впервые выполнен систематический анализ экспериментальных даних о взаимодействиях ядер с ядрами фотоэмульсии при энергиях от 3 о 200 ГэВ/нуклон в рамках каскадно-испарительной модели (до энер-ш 15 ГэВ/нуклон) и усовершенствованной модели FRITIOF. С по-
мощью усовершенствованной модели FRITIOF достигнуто удовлетвори тельное описание характеристик процессов множественного рождени частиц во всем диапазоне энергий.
Впервые статистическая модель мультифрагментации ядер приме нена в области высоких энергий и проведен анализ процессов мулі тифрагментации остаточных ядер золота, образующихся во взаимодеі: ствиях ядер золота с энергией 10,7 ГэВ/нуклон с ядрами фотоэмульсит Получено указание на существование нового, неизвестного ранее фи зического явления - радиального потока в системе спекгаторных фраг ментов.
Научная и практическая ценность
Научное значение полученных результатов определяется тем, что по казана возможность рассмотрения на единой основе различных процес сов во взаимодействиях ядер с ядрами при промежуточных и высоки энергиях, что важно для понимания механизмов реакций и построени. теории сильных взаимодействий. Результаты исследования создают баз; для развития новых подходов к проблеме изучения процессов, протека ющих в ядрах. На основе предложенных подходов можно интерпреги ровать экспериментальных данных и извлекать сведения о механизм реакций.
Методы и подходы, разработанные при анализе разрушений ядер ] мультифрагментации остаточных ядер, могут быть использованы прі анализе данных других экспериментов, для оценки радиационных по вреждений электроники космических аппаратов, расчета радиационное защиты действующих и планируемых ускорителей ядер, при создаши электроядерных установок и решении задач трансмутации радиоакти вных отходов.
Ряд выявленных особенностей мультифрагментации ядер при высо ких энергиях позволяет наметить пути дальнейших исследований это) проблемы, занимающей важное место в физике атомного ядра.
Вся совокупность полученных результатов и методов может исполь зоваться при планировании новых исследований взаимодействий ядер < ядрами.
Результаты, полученные в диссертации, используются в работах дру гих авторов и цитируются как в отечественной, так и в зарубежно] литературе.
Апробация работы и публикации
Основные результаты исследования, изложенного в диссертации, опубликованы в журналах "Письма в ЖЭТФ". ''Ядерная физика". "Zeit-shrift fur Physiks", "Nnovo Cimento", в препринтах и сообщениях ОИЯИ, в материалах международных конференций и совещаний. Работы, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на научных семинарах в Лабораториях ОИЯИ — в Лаборатории высоких энергий, в Лаборатории теоретической физики, в Лаборатории ядерных проблем, в Лаборатории вычислительной техники и автоматизации, в Институтах АН России - ИТЭФ, ИФВЭ, ИЯИ, С-П ИЯФ. в зарубежных организациях.
По материалам диссертации опубликовано 47 работ, список которых приводится в конце автореферата.
По теме {заботы защищена кандидатская диссертация под научным руководством соискателя (Kh.El-Waged, 199G. Egypt).
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, содержит 297 страниц машинописного текста, включая 91 рисунок. 6 таблиц и библиографию из 226 наименований на 16 страницах.
