Введение к работе
Актуальность проблемы. В рамках современных представлений шзики элементарных, частиц изучение иион-пионною взаимодейст-пя при малых энергиях имеет важное значение, так как оно от-осится к непертурбнтивной области КХД. Современный теорети-ескнй подход к описанию ннон-пнонного взаимодействия, основан а киралытой теории возмущений, которая эквивалентна в матема-ическом смысле КХД а обеспечивает систематический способ вы-исления параметров большого числа процессов при низких энер-иях с контролируемой точностью. Подход, основанный па кираль-
ЮЙ ТеорИИ ВОЗМуЩеНИЙ, ПОЗВОЛИЛ ВИЧИСЛИТЬ Л'-ВОЛПОВЫС ДЛИНЫ 7Г7Г-
іаесеяния с точность!') лучше 57р. Однако известные зкеперимен-альные данные имеют точность не лучше 20%, и в основном поучены модельно зависимым образом.
Актуальность наблюдения и пзученпл атома, состоящего из /г1 и -~ мезонов {Л27Т), связана с тем, что это открывает новую возмож-юсть получения модельно независимой информации о длинах тттт-іассеяния. Такой атом является уникальной системой для изучения шон-шюнного взаимодействия при низких энергиях, гак как в нем [ва 77-мезона имеют относительный импульс около 0.5 МэВ/b. Время кизнн л-^тг"-атома г обратно пропорционально разности длин тгтг-шесеяния в «-состоянии с изотопепинами 0 и 2. Тем самым изме-іение времени жизни ,т'/т"~-атома открывает возможность проверки еории нарушенной киралыюй симметрии, лежащей в основе лагран-кианов, описывающих взаимодействие кварков, глюонов и адронов.
Описание процессов взаимодействия тг]'тт~ -атома при прохожде-пш через вещество является важной частью эксперимента по наблюдению и изучению Ащ, так как метод наблюдения основан на (ыделении 7г4тг~ пар, возникающих в результате развала атома при [вижении в веществе.
В диссертации описывается эксперимент по наблюдению 7г+7г~-ітома и измерению его времени жизни, метод вычисления сероят-юсти развала Л27Г в веществе мишени, шнрокоапертурные сцинтил-іяционньїе годоскопы на ФЭУ-85 и система сбора данных эксперимента.
Цель работы. Диссертация посвящена наблюдению 7г+7г~"-атома первой экспериментальной оценке его времени жизни и описании процессов взаимодействия Аг„ с веществом.
Научная новизна и практическая ценность. В эксперименте т ускорителе У-70 в реакции р Та—> 7г+тг_ X при 70 ГэВ впервые зарегистрировано 272 ±49 -к+тг~ пар от развала 7г+7г~-атомов и получена первая экспериментальная оценка нижней границы временр жизни таких атомов. Доказана принципиальная возможность наблюдения 7г+7г_-атомов и измерения их времени жизни.
Разработан метод, который позволяет описать эволюцию заселенности состояний водородоподобных атомов при их движении в веществе и получить вероятность развала Агж. В рамках этого метода получены точные аналитические формулы для формфакторої водородоподобных атомов для начальных состояний Is, 2s, 3s, 4i и всех конечных состояний с главным квантовым числом п < 10 v орбитальным квантовым числом I < 4, а также вычислены полные сечения и сечения переходов для произвольных начальных и конеч ных состояний Аг-к с п < 10 при взаимодействии с большим числок материалов.
Апробация работы. В диссертации описаны результаты исследований, выполненных в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ с 1989 по 1996 гг. Работы, вошедшие в диссертацию, докладьівалисі на научных семинарах ЛЯП и ЛВЭ ОИЯИ, ИФВЭ (Протвино), ш международной конференции "Мезоны и ядра при промежуточны? энергиях" (Дубна, май 1994 г.), на Международном симпозиуме ш проблемам взаимодействия мюонов и пионов с веществом (Дубна октябрь 1994 г.), на международной конференции "Hadron Struc ture'96" (Стара Лесна, Словакия февраль 1996 г.).
Публикации. Основные результаты, вошедшие в диссертации опубликованы в 8 работах.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, тре) глав и заключения; она содержит 100 страниц, 18 рисунков, 9 та блиц и библиографический список литературы из 88 наименований