Введение к работе
Многие закономерности рождения мезонов в адрон-адронных взаимодействиях можно объяснить количественно в рамках пертурбативной квантовой хромодинамики (КХД), которая добилась значительных успехов в описании элементарных процессов взаимодействия цветных кварков и глгоонов в условиях асимптотической свободы- Однако при высоких энергиях основной вклад в полное сечение взаимодействия адронов дают мягкие процессы. Возможности теории возмущений КХД для описания таких процессов очень ограничены; достаточно напомнить об известных трудностях, связанных с конфайнментом кварков, в основе которого лежат сильные непертурбативные эффекты-
Диссертационная работа посвящена изучению процессов инклюзивного образования лёгких и тяжёлых мезонов в адрон-адронных и адрон-ядерных взаимодействиях в рамках единого непертурбативного подхода, основанного на VN-разложении амплитуд адронных процессов и моделях струны и цветной трубки- Иначе говоря, теоретическую основу рассматриваемых в диссертации вопросов составляет известная модель кварк-глюон-ных струн (МКГС) [1].
Актуальность. В адронных взаимодействиях при высоких энергиях мезоны составляют основную долго вторичных частиц. Поэтому изучение процессов образования мезонов и анализ их спектров рождения в зависимости от различных кинематических переменных и при различных энергиях, а также всевозможных корреляций дают ценную информацию о динамике сильных взаимодействий
Успешное описание различных характеристик адронных процессов при высоких энергиях получено в последние годы в рамках МКГС. Эта модель успешно применялась к описанию процессов образования адронов, содержащих u-, d-, з-, и с-кварки, и позволила объяснить многие характерные черты мягкого взаимодействия адронов.
Однако, пока остаётся открытым вопрос о пределах применимости МКГС как в зависимости от энергии налетающего адрона, так и от изучаемого процесса. Кроме того, в МКГС рассматриваются в основном характеристики, проинтегрированные по
поперечному импульсу pj. или при.среднем <Рх>- Поэтому представляет несомненный интерес модификация МКГС для описания распределений адронов по поперечному импульсу, а также расширение её возможностей для расчёта сечений выходов тяжёлых кварков.
Одной из важных и малоизученных задач физики адронов является исследование процессов рождения тяжёлых кварков в столкновениях адронов высокой энергии. Реалистические оценки сечений таких процессов необходимы для планирования экспериментов на существующих и будущих ускорителях. Обычно такие оценки делаются на основе партонной модели; но для этого может быть использована также и МКГС
Цель исследования - изучение процессов инклюзивного рождения п-, к- и D-меаонов в адрон-нуклонных и адрон-ядерньк взаимодействиях при высоких энергиях и их анализ в рамках развитой (с учётом поперечных импульсов кварков) версии МКГС > а также оценка интарсептов реджевских траекторий тяжёлых кваркониев.
Научная новизна работы определяется использованием единого подхода - модифицированной модели кварк-глюонных струн, в которую введена зависимость структурных функций и функций фрагментации от поперечных импульсов кварков и адронов, - при исследовании процессов образования лёгких и тяжёльк мезонов (их распеделений по фейнмановской переменной яг и поперечному импульсу рх> в адрон-адронных и адрон-ядерных взаимодействиях. В отличие от ранее использованного способа введения р^-зависимости в МКГС [2] введено последовательное деление поперечных импульсов кварков между п-померон-ными ливнями.
Получены оригинальные результаты экспериментального и
ТеОреТИЧеСКОГО ИССЛеДОВаНИЯ ПРОЦеССОВ К*А-«КХ (А=Ве, Си, РЬ)
при начальной энергии Е0=и.2 ГэВ,. в том числе о пространственно-временной картине адронизации странных кварков: впервые в рамках предложенной версии МКГС с р^-зависимостью и учётом предасимптотических поправак к померонному обмену вычислены дваждыдиффереицнальные инвариантные сечения этих процессов, а также процесса к'р»кх при Е0=16 ГэВ- С помощью созданного на
основе МКГС программно-математического обеспечения рассчитаны дифференциальные сечения ряда адронных процессов с образованием мезонов, содержащих u-, d-, s- и с-кварки, в том числе
ПРИ ЭНерГИЯХ СТРОЯЩИХСЯ КОЛЛаЙДероВ: /а г 0.Q75, 16, 40 ТэВ.
Предложена интерполяционная формула для квадрата массы кваркония и получено аналитическое выражение для реджевских траекторий кваркониев; даны оценки, интерсептов и наклонов траекторий чармония и боттомония.
Практическая ценность работы определяется тем. что решаемые в диссертации задачи непосредственно вытекают из потребностей теории и эксперимента в области физики высоких энергий. Предложенная версия МКГС, методические разработки и созданное на этой основе программно-математическое обеспечение уже нашли своё применение в проводимых экспериментах в Объединённом институте ядерных исследований (г. Дубна) и на Серпуховском ускорителе У-70. Важным практическим применением модифицированной МКГС является её использование для предсказания величины дифференциальных сечений рождения тяжёлых кварков, что необходимо в связи с планированием и строительством новых экспериментальных установок: УНК (Серпухов), LHC (Женева), bsc (США) в рамках программ совместного Научно-технического сотрудничества.
На зашиту выносятся:
-
Вывод формулы для времени (длины) формирования вторичных адронсв.
-
Способ введения PjL-зависимости в модель кварк-глюонных струн.
-
Результаты расчётов в рамках предложенной версии МКГС инвариантных сечений процессов: К+А - КХ (A = Be, Си, РЬ)
При Е0=11.2 ГэВ, К+Р*КХ ПРИ Е0=16 ГэВ, К+А-К~Х (А=С, Си, РЬ)
при Ео=юо'ГэВ, рр-п*(п")х, pp-d*(d~, в, D)X при различных энергиях, а также при энергиях строящихся коллайдеров:
Уз = 0.075, 16 и 40 ТэВ.
4. Вывод интерполяционной формулы для квадрата массы
кваркония, получение аналитического выражения для реджевских
траекторий кваркониев и оценка значений интерсептов и
наклонов траекторий чармония и боттомония.
Апробация работы. Изложенные в диссертации материалу докладывались на научных семинарах Лаборатории ядерных проблем, Лаборатории теоретической физики и Лаборатории высоких энергий ОИЯИ, семинарах ЛФВЭ-ЛТФ Института физики им. Б.И.Степанова АН Беларуси, рабочих совещаниях Международного сотрудничества ГИПЕРОН-МАРС/МЧС (1985, 1987, 1989 Г-Г->-эаседаниях специализированных комитетов и сессий Учёного Совета ОИЯИ, на сессиях Отделения ядерной физики (Москва, 1989, 1990 г.г.). Международных школах по физике ОИЯИ-ЦЕРН (Варна, НРБ, 1987 г., Алушта, 1991 г.), Европейской конференции по физике высоких энергий (Уппсала, Швеция, 1987). Основу диссертации составляют 16 опубликованных научных работ.
Структура и объём диссертации- Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и четырёх приложений. Общий объём работы 137 страниц. В работе приведено 19 рисунков и четыре таблицы. Библиография включает 179 наименований.
