Измерение дифференциальных сечений процесса перезарядки π-ρ→π°n вперед с помощью нового спектрометра нейтральных мезонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Баядилов, Даир Ергалиулы

• Баядилов, Даир Ергалиулы
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Баядилов, Даир Ергалиулы

мезонов»:

Глава. 1. Пион-нуклонное рассеяние

П. 1.1. Физика пион-нуклонного рассеяния

П. 1.2. Характеристики 71°-мезона

П. 1.3. Современная ситуация

П. 1.4. Актуальность и цель работы

Глава. 2. Описание установки

П. 2.1. я-канал синхроциклотрона ПИЯФ

П. 2.2. ЖидководороАная мишень

П. 2.3. Спектрометр нейтральных мезонов

П. 2.3.1. Конструкция спектрометра

П. 2.3.2. Конструкция отдельного элемента

П. 2.3.3. Конструкция ИВН

П. 2.4. Система пластических сцинтилляционных счетчиков

П. 2.5. Триггер и система сбора информации

П. 2.5.1. Сигналы

П. 2.5.2. CFD-техника дискриминирована сигналов

П. 2.5.3. Триггер

П. 2.5.4. Система сбора информации32^

П. 2.5.4.1 Триггерные логические модули32^

П. 2.5.4.2. Генератор ворот33^

П. 2.5.4.3. Преобразователи заряд-код и время-код

П. 2.5.4.4. Счетчик мониторного числа

Глава. 3. Изучение характеристик спектрометра нейтральных мезонов

П. 3.1. Калибровочные эксперименты на электронных пучках36^

П .3.1.1. Черенковский счетчик36^

П. 3.1.2. Эксперимент на электронах и на космических мюонах

П. 3.2. Эксперименты по локализации

П. 3.3. Энергетические характеристики44^

П. 3.4. Временные характеристики

П. 3.5. Энергетический порог

П. 3.6. Триггер и мертвое время

Глава. 4. Постановка эксперимента

П. 4.1. Схема установки

П. 4.2. Проведение эксперимента56^

П. 4.3. Запись информации на диск компьютера

Глава. 5. Обработка и обсуждение

П. 5.1. Вычисление калибровочных коэффициентов63^

П. 5.2. Восстановление инвариантной и недостающей массы

П. 5.3. Распределение событий по углу

П. 5.4. Программа автоматической обработки данных

П. 5.5. Вычисление аксептансов п. 5.6. DCS в интервале (0,98-1,00) по cos

П. 5.7. DCS перезарядки в диапазоне импульсов от 417 МэВ/с до

710 МэВ/

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Баядилов, Даир Ергалиулы

После проведения эксперимента и получения значений сечений, результаты эксперимента обсуждались на семинарах отделения физики высоких энергий ПИЯФ. Основные результаты эксперимента докладывались на Конференции п о физике элементарных взаимодействий, декабрь 2002 г., ИТЭФ, Москва и на 10* International Conference on Hadron Spectroscopy, 31 August — 5 September 2003, Aschaffenburg, Germany.Основные итоги настоящей работы следующие.1. Впервые при десяти импульсах налетающих пионов в диапазоне 417—710МэВ/с с высокой точностью измерены дифференциальные предсказаниями фазовых анализов Петербургского института ядерной физики (PNPI-95) и Вирджинского политехнического института, США (SM-02) и не подтверждают импульсную зависимость сечений, даваемую фазовым анализом Карлсруэ-Хельсинки (1980).V 3. С высокой статистической точностью получено 100 экспериментальных точек в угловом диапазоне совб'^'" = 0,98-1,00 для дифференциальных сечений реакции перезарядки при десяти импульсах налетающих 71-мезонов.4. В области импульсов 450-г550 МэВ/с результаты наших экспериментов лучше согласуются с фазовыми анализами PNPI—95 и SM-02 и хуже согласуются с К Н - 8 0 .5. В П И Я Ф создан спектрометр нейтральных мезонов на основе 48 неорганических сцинтилляционных кристаллов CsI(Na), и ^^ исследованы его характеристики.6. Разработана способы энергетической калибровки спектрометра нейтральных мезонов с помощью электронов и космических частиц.7. Разработана система триггерных счетчиков и электроника спектрометра нейтральных мезонов. Разработана система

компьютерного считывания и записи информации, получаемой спектрометром нейтральных мезонов.8. Разработан пакет программного обеспечения для обработки экспериментальной информации.9. Разработан пакет программного обеспечения моделирования эксперимента на основе метода Монте-Карло для получения значений аксептансов установки.10. Полученный экспериментальный материал по — будет использован для проведения новых фазовых анализов тгЫ-рассеяния. Благодарности Выражаю благодарность всем сотрудникам лаборатории мезонной физики, содействовавшим выполнению настоящей работы.Хочу выразить персональные благодарности моему научному руководителю, профессору Круглову Сергею Павловичу и старшему научному сотруднику Лопатину Игорю Владимировичу за умелое руководство и неоценимую помощь.Я признателен ведущему инженеру Белоглазову Юрию Андреевичу за участие в создании спектрометра нейтральных мезонов, старшему научному сотруднику Абаеву Владимиру Викторовичу за обсуждения проблем фазового анализа.Выражаю благодарность коллективу Ускорительного отдела ОФВЭ ПИЯФ за обеспечение многочасовой стабильной работы синхроциклотрона.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Баядилов, Даир Ергалиулы, 2004 год

1. X. Юкава. Лекции по физики, пер. М.А. Маркова, М., Энергоиздат, 128 с. (1981).

2. К.Н. Мухин. Экспериментальная ядерная физика, М., Атомиздат, т. 1, 584с. (1974).

3. В.М. Михайлов, О.Е. Крафт. Ядерная физика. Учебное пособие, Л., Изд-во ЛГУ, с. 272-283 (1988).

4. Н.Ф. Нелипа. Физика элементарных частиц, М., Высшая школа, 608 с. (1977).

5. С. Пауэлл, П. Фаулер, Д. Перкинс. Исследование элементарных частиц фотографическим методом, под ред. М. Жданова, М., Илиздат, с. 162 (1962).

6. Э. Ферми. Научные труды, т. 2, США, 510 с. (1972).

7. В.Н. Brousden and R.G. Moorhouse. The pion-nucleon system. New-Jersey, 653p. (1973).

8. K. Harigawa, K. Hikasa, K. Nakamura, M. Tanabashi et al., Review of Particle Physics, Phys. Rev. D66, 010001 (2002).

9. Ф. Никитиу. Фазовый анализ в физике ядерных взаимодействий, М., Мир, 416 с. (1983).

10. G. Hohler, "Pion Nucleon Scattering", in Landolt-Bornstein, vol.9b, SpringerVerlag, (1980).

11. V.V.Abaev and S.P.Kruglov. Phase-shift analysis of Tip scattering in the energy region from 160 to 600 MeV. Z. Phys., A352, p. 85-96 (1995).

12. R.A. Arndt, W.J. Briscoe, I.I. Strakovsky, and R.L. Workman. Dispersion relation constrained partial wave analysis of 7tN elastic and 7tN—*T|N scattering data: The baryon spectrum. Phys. Rev. С 69, p. 035213(1-17) (2004).

13. W.S. Risk. Forward 7l~p charge-exchange scattering between 561 and 2106 MeV/c. Phys. Rev. 167, p. 1249-1260 (1968).

14. F.Bulos, C.A. Bordner, P. Bastien, G. Galvelli et al., Charge-exchange and production of r| mesons and multiple neutral pions in 7t~p reactions between 654 and 1247 MeV/c. Phys. Rev. 187, p. 1827-1843 (1969).

15. R.M.Brown, A.G. Clark, P.J. Duke, W.M. Evans et al., Differential cross section measurement in 7I~pcharge exchange scattering from 620 to 2730 MeV/c. Phys. Rev. В 117, p. 12-49 (1976).

16. A.V.Kravtsov, L.A. Kuzmin, O.N. Nemozhenko, D.L. Nikolaev et al., Measurement of the 7Г~р—>7i°n forward scattering cross section in the energy region 400-600 MeV. Nucl. Phys. В 140, p. 279-284 (1978).

17. F.C. Gaille, V.L. Highland, G.E. Hogan, C.M. Hoffamn et al., Precise measurement of the pion charge-exchange forward differential cross section at 522 MeV/c. Phys. Rev. D 30, p. 2408-2410 (1984).

18. V.S. Bekrenev, S.P. Kruglov, I.V. Lopatin, V.V. Sumachev. Study pion-nucleon scattering in the region of TtN resonances. PNPI Main Scientific Activities. 19711996, HEPD, Gatchina, p. 77-86 (1998).

19. И.В. Лопатин. Измерение дифференциальных сечений яГр-рассеяния с перезарядкой в области низколежащих Pn, S,, и D13 — резонансов. Ядерная физика, №2, с. 260-268 (2002).

20. В.А. Гордеев, А.Б. Гриднев, В.П. Коптев, С.П. Круглов и др., я-мезонный канал синхроциклотрона АИЯФ РАН СССР. ПТЭ №2, с. 25-26 (1976).

21. В.П. Коптев, С.П. Круглов, Л.А. Кузьмин, Ю.А. Малов и др., Измерение среднего импульса и состава вторичных пучков частиц от ускорителей. ПТЭ №4, с. 55-58 (1976).

22. С.П. Круглов, Н.Г. Козленке, Л.Д. Малахов, А.Ю. Майоров и др., Жидководородно-дейтериевая безопасная мишень, ПТЭ, №6, с. 23-26 (1997).

23. А.Б. Гриднев, М.Б. Ишмухаметов, Н.Г. Козленко, С.П. Круглов и др., Проверка зарядовой симметрии в упругом 7I~d- и 7t+d — рассеянии при энергии Тд = 417 МэВ. Ядерная физика, №3, с. 461-469 (1995).

24. I.V. Lopatin, V.V. Abaev, V.S. Bekrenev, E.A. Filimonov et. al., Study of reaction 7i~p-»r|n and л~р—>7t°n on pion beams of the PNPI synchrocyclotron. Few-Body Systems Suppl. 9, p. 241-244 (1995).

25. D.E.Bayadilov, V.S. Bekrenev, Yu.A. Beloglazov, S.P. Kruglov et al., Eta spectrometer for the PNPI experimental program "Physics with r|-mesons" PNPI Research Report 1998-1999, Gatchina, p.22-24 (2003).

26. Л.А. Андрющенко, Э.Л. Виноград, В.П. Гаврилюк, Б.В. Гринев и др., Влияние селективности оптических свойств и состояния поверхности кристаллов Csl на их сцинтилляционные параметры, ПТЭ № 4, с. 19-22.1997).

27. Л.А. Андрющенко, Б.В. Гринев. Кремний-органические материалы для сцинтилляционных детекторов ионизирующих излучений, ПТЭ, № 4, с. 5-221998).

28. В.И. Калашникова, М.С. Козодаев. Детекторы элементарных частиц. (1967).

29. А.И. Абрамов, Ю.А. Казанский, Е.С. Матусевич. Основы экспериментальных методов ядерной физики, М., Энергоатомиздаг, 484с. (1985).

30. D.M. Manley and Е.М. Saleski. Multichannel resonance parametrization of 7iN-scattering amplitudes. Phys. Rev. D45, p. 4002-4033 (1992).

31. Д. Ритсон. Экспериментальные методы в физике высоких энергий. М., Наука, 348 с. (1964).

32. И.В. Лопатин, Н.Г. Козленко, С.П. Круглое, ., Д.Е. Баядилов. Энергетическая калибровка гамма-детекторов на электронных пучках л-мезонного канала синхроциклотрона ПИЯФ. Препринт-ПИЯФ-2268, Гатчина, 24 с. (1998).

33. И.В. Лопатин, В.В. Абаев, B.C. Бекренев, А.Б. Гриднев и др., Новый метод калибровки импульсной шкалы Я-мезонного канала с помощью реакции образования Г|-мезонов около порога. ПТЭ №1, с. 15-23 (1995).

34. Ю.С. Бородин, А.Н. Вальвачев, А.И. Кузьмин. Паскаль для персональных компьютеров, Мн., Высш. шк., 365 с. (1991).

35. В.Г. Абрамов, Н.П. Трифонов, Г.Н. Трифонова. Введение в язык Паскаль. М. Наука, 354 с. (1988).

36. A.M. Балдин, В.И. Гольданский, В.М. Максименко, И.Л. Розенталь. Кинематика ядерных реакций, М., Атомиздат, 455 с. (1968).

37. GEANT. Detector Description and Simulation Tool, User's Guide. CERN, W 5013, CERN, Geneva (1993).

38. Б. Страустрап. Язык программирования С++. M.: Бином. 1104 с. (2001).

39. Б. Страустрап. Справочное руководство по С++. М.: Бином. 1099 с. (2001).

40. D.E.Bayadilov, Yu.A. Beloglazov, Е.А. Filimonov, M.R. Kan et al., Forward angle differential cross sections of л~р charge exchange scattering in the momentum range from 417 to 710 MeV/c. Preprint PNPI-2530, Gatchina, 20 p. (2003).

41. Д.Е. Баядилов, Ю.А. Белоглазов, M.P. Кан, Н.Г. Козленко и др., Измерение дифференциальных сечений л р-рассеяния с перезарядкой в области малых углов рассеяния. Ядерная физика 67, с. 512-518 (2004).