Введение к работе
Актуальность проблемы. Явление поглощения отрицательного шона (ц~) ядром, открытое более 40 лет назад, несет уникальную инфор-[ацию о структуре слабого тока ядра. Самым простым ядром является ротон (р). Слабый ток протона параметризуется шестью форм-факторами V,gM,gA,Qp>9s,QT\ каждый из которых является функцией квадрата пере-;анного четырех-импульса д2 (д2 = —0.88т2 — при поглощении мюона простом, /г~ + р —) п -f і/,,). Векторный и магнитный форм-факторы ду и 'м, в силу гипотезы сохранения векторного тока, равны соответствующим лектромагнитным форм-факторам, которые надежно определяются из экс-іериментов по рассеянию электронов на протоне. Форм-факторы второго .ласса gs я дт для всех значений q2 считаются пренебрежимо малыми. Ак-иальный форм-фактор дд, при q2 = 0, определяется по времени жизни нейтрона, а его зависимость от q2 хорошо изучена в экспериментах по квазиу-іругому рассеянию антинейтрино на нуклоне. Экспериментально не иссле-(ованным остался наведенный псевдоскалярный форм-фактор нуклона др. Інтерес к др вызван и гем, что измерение этого форм-фактора дает возмож-гость проверки теории, основанной на фундаментальном принципе в Квантовой Хромо-Динамике — киральной симметрии. Киральная теория возму-цения предсказывает значение др с точностью 1 — 3%: ± 0.23(2] . Для того, что бы экспериментально определить др : такой точностью, необходимо измерить скорость поглощения ц~ протоном Лс) с точностью 0.1 — 0.3%, что является на сегодня не выполнимой зада-гей. Существующие эксперименты по измерению Лс не превышают по своей точности 7%, чего явно недостаточно для проверки теории.
Реакция поглощения мюона ядром 3Не по каналу образования тритона с +3 Не — v^ + t (1.9 МэВ) является аналогом реакции поглощения мюона іротоном. Квадрат переданного четырех-импульса в этом процессе q2 близок : 9о: 9? = —0.954т. В Модели Элементарной Частицы (ЕРМ), ядра 3Не и 3Н усматриваются как члены одного изотопического дублета, в полной анало-'ии с дублетом протон-нейтрон (р, п), с заменой форм-факторов нуклона на гаогветствующие форм-факторы ядра 3Не-3Н — Fy, Fm,Fa, Fp, Fs, Fp. Ана-югично нуклонным, форм-факторы Fy и Fm определены в экспериментах га рассеянию электронов. Аксиальный форм-фактор FA при q2 = 0 опре-іелен с точностью ~ 0.5% по времени жизни тритона (3Н). Экстраполяция FA в область q2 осуществляется с точностью ~ 1%. Теоретические расчеты {гарм-фактора Fp, выполненные на основе гипотезы Частичного Сохранения Аксиального Тока (РСАС), приводят к значению FpCAC = 20.7±0.2. Необхо-шмо отметить, что значение FpCAC получено в предположении одинаковой f зависимости форм-фактора FA и псевдоскалярного параметра 7Г—3Не-3Н «аимодействйя F*. Имеющаяся до настоящего момента эксперименталь-іая точность измерений скорости поглощения (і~ ядром 3Не (А() составляет * 3%, что дает возможность оценить Fp с точностью не лучше 30%. Это івно недостаточно для проверки гипотезы РСАС, являющейся следствием
киральной симметрии сильного взаимодействия.
В связи с созданием в ПИЯФ новой экспериментальной методики, основанной на ионизационной камере высокого давления, появилась возможность существенного повышения точности измерения скорости поглощения мюона ядром 3Не.
Цель работы. Основной целью данной работы является измерение скорости поглощения отрицательного мюона ядром 3Не по каналу образования тритона:
ц- +3 Не -* Vy. +4(1.9 МэВ) ,
(Aj) с точностью не хуже достигнутой в теории, т.е. ~ 1%.
Научная новизна работы. Создана оригинальная экспериментальная установка на основе спектрометрической многоанодной ионизационной камеры (ИК) высокого давления с сеткой, являющейся мишенью и детектором одновременно. Впервые данная методика применена для исследования процесса поглощения мюона ядрами. Уникальные характеристики установки позволили в десять раз улучшить экспериментальную точность значений скорости поглощения мюона ядром 3Не по каналу образования тритона, а также получить другие параметры, характеризующие как сам процесс поглощения, так и сопровождающие его процессы. Прецизионное измерение At позволило проверить теоретические предсказания наведенного псевдоскалярного форм-фактора Fp, дало возможность проверки существования мезонных обменных токов в ядре, позволило определить псевдоскалярный параметр тг—3Не-3Н взаимодействия с рекордной точностью.
Практическая ценность. Полученные результаты демонстрируют большие возможности использованной методики, которые заключаются в выделении остановок мюона в чувствигельной области камеры с точностью лучше 10~4 и регистрации заряженных частиц с эффективностью 100%. Уникальные возможности новой методики, стимулируют ее применение в других экспериментах.
Структура и объем диссертации. Предлагаемая диссертация состоит из 5-й глав, которые включают в себя 11 таблиц и 24 рисунка.
