Введение к работе
Актуальность проблемы. Основой современных моделей элементарных частиц, основанных на калибровочных полях Янга и Миллса, является механизм спонтанного нарушения симметрии Хиггса. Осуществление механизма Хиггса в минимальном варианте стандартной модели приводит к появлению новой нейтральной частицы - хиггсовского бозона. Дальнейшее распшрение хпгтсовского сектора з суперсимметричных моделях приводит к образованию минимум пяти бозонов Хиггса, в том числе трех нейтральных. Существование хштсовских бозонов до сих пор не подтверждено экспериментально.
Еще одной важной проблемой физики элементарных частиц является натуральное сохранение СР-инвариантности в сильных взаимодействиях. Решение этой проблемы Печчп и Квином приводит к появлению легкого псевдоскалярного голдстоуновского бозона - аксиона.
Прямое наблюдение хштсовских бозонов, и аксиона было бы очень важным для проверки этих механизмов.
Основной целью работы является поиск легких хпггсовских бозонов стандартной модели и ее минимального суперсимметричного расширения, а также стандартного акспона Печчп и Квпна в возможных процессах их прямого рождения в протон-ядерных взаимодействиях при энергии 70 ГэВ.
Научная новизна. В диссертации представлены новые данные по поиску легких скалярных и псевдоскалярных частиц в протон-ядерных взаимодействиях. Впервые одновременно для трех процессов прямого образования легких скалярных и псевдоскалярных частиц получены результаты, исключающие хиггсовский бозон стандартной модели с массой
меньше 80 МэВ. Для двух наиболее легких хиггсовских бозонов минимального суперсимметричного расширения стандартной модели расширены полученные ранее исключенные области в сторону более высоких масс и меньших значений отношения вакуумных средних хиггсовских дублетов X. Получены новые результаты, исключающие стандартный аксион в широком интервале значений масс и переменной X для нескольких возможных процессов его рождения в pFe-взаимодействиях.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные ограничения на массы и отношения вакуумных средних хиггсовских дублетов для легких хиггсовских бозонов и аксиона имеют фундаментальное значение для теорпп элементарных частиц. Результаты диссертации могут быть использованы при совместном анализе с данными других экспериментов, а также при планированпи новых экспериментов.
Самостоятельную практическую ценность представляют разработанные и использованные в нейтринном детекторе оконечный е/7-детектор и система высоковольтного питания ФЭУ, которые могут найти применение в экспериментах, где, соответственно, необходимы детекторы электронов и гамма-квантов с большой площадью нлн используется большое количество ФЭУ. Расчеты по оптимизации структуры нейтринного детектора ИФВЭ-ОИЯИ используются в настоящее время при планировании на этой установке других экспериментов.
Автор защищает следующие результаты.
-
Оптимизацию структуры нейтринного детектора ИФВЭ-ОИЯИ.
-
Разработку и создание оконечного е/7-детектора и автоматизированной системы высоковольтного питания ФЭУ сцинтплляцпонных счетчиков.
-
Методику анализа экспериментально измеренных событий с целью поиска распадов по каналам Н,А — е+е~,77 илп взаимодействий в процессе Бете-Гайтлера с образованием е+е~-и /і+р~-пар легких скалярных и псевдоскалярных частиц.
-
Ограничения на массу хпггсовского бозона стандартной модели, образующегося в процессах когерентного рА-рассеяния, партон-партонного взаимодействия и тормозного излучения.
-
Ограничения на массы, времена жизни и отношения вакуумных средних хиггсовских дублетов X скалярного и псевдоскалярного нейтральных хиггсовских бозонов минимального суперсимметричного расширения стандартной модели.
6. Ограничения на массу п переменную X стандартного акспона Печчн-
Квина.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 166 наименований. Полный объем дпссертацпп 145 страниц, включая 45 рисунков и 7 таблиц.
Апробация диссертации. В основу диссертации положены работы [1-8], выполненные автором в 1982-1992 г.г. Эти работы докладывались на научных семинарах ИФВЭ (Протвино) и ИФВЭ (Цоптен, ГДР), на Рабочих совещаниях по нейтринному детектору ИФВЭ-ОИЯИ (Дубна), представлялись на международную конференцию "Нейтрпно-90" и были опубликованы в виде препринтов и статей в журналах "Zeitschrift fur Physik" и "Internal Journal of Modern Physics".
