Исследование рождения мезонов в реакции S+Au при энергии 200 ГэВ/нуклон

Содержание

• ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
• Схема эксперимента
• Тестовые пучки
• Испытания калориметра промежуточных быстрот
• Результаты испытания прототипов фотонного детектора
• Калибровка фотонного спектрометра
• ИЗВЛЕЧЕНИЕ НЕЙТРАЛЬНЫХ МЕЗОНОВ
• Фотоны
• Комбинаторный фон
• Аксептанс
• Эффективность"
• Переход к инвариантным сечениям
• Систематические ошибки
• РЕЗУЛЬТАТЫ
• Глобальные переменные
• Пионные спектры
• Модельные расчеты
• Мт скейлинг
• Заключение
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• ПРИЛОЖЕНИЕ В

В начале 80х годов сначала в Дубне [1], а несколько позже и в Беркли [2] морально устаревшие протонные ускорители стали использовать для получения пучков релятивистских ядер. По-видимому, это время можно назвать временем рождения новой области экспериментальной физики — релятивистской ядерной физики, области, находящейся на стыке ядерной физики и физики элементарных частиц. В 1986 году в Брукхевене на ускорителе AGS стали ускорять ядра 28Si до энергий 14.5 ГэВ/нуклон. С того же года начинается ядерная программа на ускорителе SPS в Церне, работающем при энергии -200 ГэВ/нуклон. Если ранняя стадия развития релятивистской ядерной физики характеризовалась использованием, как старых модернизированных протонных ускорителей, так и старых экспериментальных установок, работавших ранее на физику элементарных частиц, то сегодня ядерная программа составляет значительную часть проектов вновь строящихся ускорителей на встречных пучках: RHIC в Брукхевене и LHC в Церне. На ускорителе КШС запланированы ядра вплоть до Au с энергией в системе центра масс — 200 ГэВ/нуклон, а на LHC будут получены ядра вплоть до РЬ с энергией в ц-системе 6.3 ТэВ/нуклон. В качестве еще одного подтверждения широкого интереса к релятивистской ядерной физике можно привести неполный

список «больших» и «средних» экспериментов работавших или продолжающих работать на ядерную программу: Е866, Е891, Е877, Е896, Е864, Е895. — Брукхевен, NA34, NA36, NA44, NA45, NA49, NA50, NA52, WA97, WA98. — Церн. Здесь же можно упомянуть и вновь строящиеся установки — STAR, PHENIX, PHOBOS, BRAHMS, ALICE. При этом следует учитывать, что списочный состав типичного «большого» эксперимента составляет несколько сотен человек из десятков различных организаций и стран.

Столь значительный интерес объясняется возможностями наблюдений «Аномальных» явлений, которые могут проявиться в высоковозбужденной ядерной материи, образующейся при релятивистских ядро-ядерных взаимодействиях. Уже первые экспериментальные данные показали, что ядро-ядерные взаимодействия не могут быть воспроизведены как комбинация отдельных независимых нуклон-нуклонных столкновений.

Так в релятивистских ядро-ядерных взаимодействиях по сравнению с нуклон-нуклонными взаимодействиями наблюдалось:

Обогащение инклюзивных и полуинклюзивных энергетических спектров в области как больших, так и малых поперечных импульсов.

Появление коллективных эффектов, например потоков [3].

Изменение относительного выхода частиц различного сорта: увеличение выхода странных частиц, подавление выхода JЛР частиц.

Повышенный выход вторичных частиц в близи порога реакции и как экстремальный вариант — подпороговое рождение.

К сожалению, большинство из перечисленных эффектов вряд ли сегодня можно назвать действительно «Аномальными», так как они достаточно хорошо описываются традиционными моделями сильных взаимодействий.1 С эмпирической точки зрения, данные эффекты являются плавными экстраполяциями аналогичных явлений наблюдаемых в адрон-ядерных взаимодействиях.

Правда, тоже можно сформулировать и как значительный успех в создании таких моделей (VENUS [4], RQMD [5], ARC [6], LUCIAE [7], и.т.д.), неплохо описывающих существующие экспериментальные данные. Больше того можно сказать, что данные модели уже стали тем аппаратом, к которому рутинно обращаются экспериментаторы, для того чтобы узнать, а не представляют ли их данные, что-то необычное.

В качестве альтернативного подхода в теоретическом описании ядро-ядерных взаимодействий следует отметить термодинамические модели [8,9], часть из которых ранее с успехом использовалась в физике элементарных частиц. Основой появления данных моделей является удивительная однотипность формы энергетических спектров вторичных частиц, наблюдаемая в адрон-адронных и даже в электрон-позитронных взаимодействиях (шгскейлинг). Более того, зависимость аналогичная температурной зависимости, также наблюдается в абсолютных выходах частиц различного сорта [10]. Законность применения термодинамического описания к системам, состоящим из ограниченного числа частиц, является весьма спорной. Однако успешная работа данных моделей уже в адрон-адронных взаимодействиях порождает надежду на действительное достижение термодинамического и может быть даже химического равновесия при столкновении достаточно больших ядер.

Переход от адрон-адронных взаимодействий к ядро-ядерным взаимодействиям привел к заметным модификациям данных моделей. В качестве примера можно указать на введение в некоторые варианты термодинамических моделей поперечного потока. С помощью, которого часто объясняют отклонения от ш (-скейлинга: рост «температур» с ростом массы регистрируемой частицы, а также при увеличении размеров излучающей системы. В пользу существования таких потоков так же говорит то, что характерный размер источника, измеренный с помощью НВТ-эффекта, превышает размер взаимодействующих ядер.

Говоря о теоретической и экспериментальной релятивистской ядерной физики сегодня просто невозможно не упомянуть о кварк-глюонной плазме (КГП) -состоянии вещества, в которое переходит «нормальное» ядерное вещество при плотностях в 5−10 раз превышающих нормальную ядерную плотность. О состоянии, в котором происходит деконфаймент и приближенное

1 Возможным исключением являются последние результаты по выходу ¼* частиц в реакции РЫ-РЬ. [11а] восстановление кириальной симметрии. Особую пикантность данному вопросу придают некоторые теоретические расчеты, говорящие о возможности обнаружения КГП в реакциях с тяжелыми ядрами РЬ уже при энергии существующего ускорителя SPS.

С точки зрения значимости данной проблемы весьма симптоматично название регулярных международных конференций по ультрарелятивистским ядерно-ядерным столкновениям — «Кварковая материя 96» [11], труды которой достаточно полно отражают состояние дел в релятивистской ядерной физике.

Цель работы.

Основной целью данной диссертации является изучение реакции 32S + Au при энергии 200 ГэВ/нуклон, измерение выходов тс° и tj — мезонов в данной реакции и сравнение полученных результатов с существующими теоретическими моделями. Эксперимент проводился на ускорителе SPS в Церне.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 3х глав, заключения и

приложений: Диссертация содержит 69 страниц текста, в том числе 14 таблиц и 44 рисунка.

Список использованной литературы содержит 59 наименований.