Изучение процессов е + е- → ωπ 0 и е + е-→ π 0 π 0 γ в области энергии ниже 1,4 ГэВ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, доктор физико-математических наук Дружинин, Владимир Прокопьевич

• Дружинин, Владимир Прокопьевич
• доктор физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Дружинин, Владимир Прокопьевич

Введение

1 Накопитель ВЭПП-2М

2 Детектор СНД

2.1 Калориметр.

2.2 Система дрейфовых камер

2.3 Мюонная система.

2.4 Эксперименты с детектором СНД.

3 Аппаратный отбор событий в детекторе СНД

3.1 Общая структура электроники СНД.

3.2 Система первичного триггера.

3.3 Аргументы первичного триггера.

3.4 Схемы запуска, используемые в эксперименте.

4 Контроль и калибровки аппаратуры в системе сбора данных детектора

4.1 Общее описание программного обеспечения системы сбора данных СНД.

4.2 Программы проверки электроники детектора.

4.3 Комплекс программ для калибровок детектора.

4.4 Контроль систем детектора во время эксперимента

5 Система обработки записанной информации

5.1 Общее описание системы обработки.

5.2 Комплекс программ "бухгалтерии" эксперимента.

5.3 Кинематическая реконструкция событий.

5.4 Моделирование изучаемых процессов.

6 Обнаружение и изучение распада ф а;7г°

6.1 Расчет сечения процесса е+е~ —У илт°

6.2 Отбор событий процесса е+е~ сил0 в нейтральном канале

6.3 Аппроксимация сечения процесса е+е~о;7г°7г°7г°

6.4 Выделение событий процесса е+е~ —> ит° 7г+7г-7г°7г°

6.5 Наблюдение интерференции в реакции е+е~ lj7t0 ->■ 7г+7г~7г°7г°.

6.6 Суммарные результаты обработки. Сравнение с теоретическими предсказаниями.

7 Процесс е+е~ —> Ш7г° в интервале энергий 0.9-1.4 ГэВ

7.1 Выделение событий процесса е+е~ —> в пятифотонном конечном состоянии.

7.2 Аппроксимация сечения процесса е+е~ —у илг°. Обсуждение теоретических моделей.

8 Поиск распадов р, ш —> 7г°7г°

8.1 Выделение событий процесса е+е~ —> 7г°7г°7.

8.2 Выбор моделей для описания энергетической зависимости сечения процесса е+е~ —> 7г°7г°7.

8.3 Обсуждение результатов аппроксимации сечения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение процессов е + е- → ωπ 0 и е + е-→ π 0 π 0 γ в области энергии ниже 1,4 ГэВ»

Метод встречных е+е~ пучков является сегодня одним из основных экспериментальных методов в физике элементарных частиц. В настоящее время ведутся эксперименты на 8 установках со встречными е+е~ пучками в диапазоне энергии 2Eq от 0.36 до 200 ГэВ. На нижней границе этого диапазона 0.36-1.4 ГэВ, в области рождения легких векторных мезонов р,ижф,с 1974 года работает коллайдер ВЭПП-2М [1]. Несмотря на двадцатипятилетнюю успешную историю экспериментов на этой установке (см., например, результаты детекторов ОЛЯ, КМД, НД [2, 3, 4, 5, 6, 7]) интерес к исследованиям в этой области не только не уменьшается, но и возрастает. С одной стороны, это связано с тем, что результаты ряда крупных современных экспериментов тесно связаны с физикой, изучаемой на ВЭПП-2М. Например, прецизионное измерение полного сечения е+е~ аннигиляции в адроны требуется для вычисления адронной составляющей поляризации вакуума, необходимой для интерпретации результатов эксперимента по измерению аномального магнитного момента мюона [8]. Основной вклад при расчете этой величины приходится на область энергий ВЭПП-2М. Изовекторная часть адронного сечения с помощью гипотезы сохранения векторного тока (CVC) может быть связана со спектральными функциями, измеренными в распадах т лептона. Существенно возросшая точность этих экспериментов [9, 10, 11] позволяет проводить проверку справедливости CVC с точностью ~ 1%. Огромный интерес к области ф резонанса появился в связи с начавшимися экспериментами на ^-фабрике во Фраскатти, Италия [12].

С другой стороны, на детекторах последнего поколения, работающих на ВЭПП-2М (СНД [13] и КМД-2 [14]), появилась возможность проводить эксперименты на новом, качественно более высоком уровне, получать нетривиальные физические результаты. Стоит упомянуть наблюдение детектором СНД электрических дипольных распадов ф —> /о(980)7 и ф —> <2o(980)y [15, 16], относительно большая величина вероятности которых согласуется с экзотической четырехкварковой структурой скалярных состояний /о(980 и ао(980) [17]. Или обнаружение на детекторе КМД-2 доминантности промежуточного состояния ai7r в реакции е+е~ —>■ 4тг при энергиях 1.05-1.38 ГэВ [18], которая противоречит теоретическим представлениям о механизмах распада //(1450) мезона [19]. По сравнению с предыдущими детекторами указанные установки обладают хорошей гра-нулированностью, большим телесным углом, высоким энергетическим разрешением и способностью обрабатывать большие потоки информации. Это позволило изучать редкие процессы с относительно большой множественностью частиц в конечном состоянии, недоступные предыдущему поколению детекторов. Исследованию трех таких процессов со Сферическим нейтральным детектором (СНД) посвящена эта работа.

Традиционно изучаемыми на ВЭПП-2М процессами являются распады р, и и ф мезонов. Детектор СНД оптимизирован для наблюдения распадов этих резонансов в чисто нейтральных конечных состояниях: 7г°7 (З7), г}7 (З7, 77), 7г°7г°7 (67), 7Г°?77 (57). Особый интерес представляют электрические дипольные переходы. Об обнаружении детектором СНД распадов Ф /о (980)7 и 0 ао (980)7 Уже упомянуто выше. В распадах и -> 7г°7Г°7 и р —У 7Г07Г°7 также возможен вклад скалярного состояния, /о (400 — 1200) или а мезона, параметры которого в настоящее время плохо известны [20], но активно обсуждаются в литературе [21]. Интересным фактом является то, что результат единственного предыдущего измерения вероятности распада со 7г°7г°7, выполненного в ИФВЭ, Протвино [22], значитель

- б но превышает теоретические оценки по модели векторной доминантности [23, 24]. В диссертации приводятся данные по первому измерению сечения реакции е+е~ 7Г°7Г°7 в области р и ш резонансов [25, 26], из аппроксимации энергетической зависимости которого были извлечены вероятности распадов си —ь 7г°7г°7 ирч 7г07г°7.

Другой класс редких процессов, которые стали предметом изучения на ВЭПП-2М с новым поколением детекторов, — это нарушающие G-четность и OZI-подавленные распады: ф —> ф —> 4т, ф —илг®. Из-за наличия относительно большого нерезонансного сечения е+е~ —> р, р' эти распады проявляют себя в виде интерференционной волны вблизи ф резонанса. Из анализа энергетического поведения сечения можно извлечь не только вероятность распада, но и относительную фазу резонансной и нерезонансной амплитуд. В данной работе впервые изучался распад ф —>• Ш7г° [25, 27, 28, 29], все механизмы которого так или иначе связаны с наличием ф — р, ф — и; и си — р смешивания. Экспериментально измеренные значения амплитуды и фазы интерференции для распада ф —> штг°, особенно в совокупности с данными по распадам ф —»• 27т и ф —>- 47Г, несут богатую информацию о степени смешивания и его механизмах, о наличии прямых нарушающих сохранение изоспина распадов ф мезона [30]. Точное знание сечения процесса е+е~ —> илг° требуется для изучения других редких распадов ^-мезона. В частности, процесс е+е~ —» илг° —»■ 7г°7г°7 является одним из основных фоновых процессов для распадов ф /о(980)7 и ф-> а0(980)7 [31, 32].

Изучение е+е~-аннигиляции в адроны в области выше ^-мезонного резонанса представляет интерес в связи со спектроскопией возбужденных р и ш состояний, параметры которых в настоящее время плохо определены [20] и имеют большую модельную зависимость. Существующие до последнего времени данные по адронным сечениям в этой области, таким как е+е~ —)• 4-7Г, аж, 37Г, К К и др., имели систематическую неточность ~ 15% и более. Реакция е+е~ —> шп° является одним из основных каналов рождения //(1450) мезона и в значительной степени определяет его табличные параметры [33]. Сравнительно недавно новые данные по этой реакции были получены детектором КМД-2 в канале е+е~ —>■ илг° —>• 47т [18]. Измерение спектральной функции шж состояния было выполнено детектором CLEO II в распаде г —у 37Г7Г°^Т [9]. В данной работе реакция е+е~ —> илг° исследовалась в нейтральном канале е+е~ йог0 —>• 7г°7г°7 [25, 34], в котором промежуточное состояние 0J7r° доминирует и имеется принципиальная возможность получить меньшую систематическую ошибку при измерении сечения.

Хотя три упомянутых выше процесса соответствуют трем разным областям энергии, они тесно взаимосвязаны. Так при изучении распада ф —>-сот0 для аппроксимации нерезонансного сечения использовались данные из областей энергии выше и ниже ф резонанса. Результаты обработки вблизи ф резонанса, в частности, оценка систематической ошибки, использовались при измерении сечения во всем энергетическом диапазоне. Корректный анализ распадов р и и был бы невозможен без данных о сечении процесса е+е~ —у илт0 при более высоких энергиях. Анализ физических процессов описан в 6, 7, 8 главах диссертации. Описание следует хронологическому порядку обработки процессов, поэтому в нем можно обнаружить некоторые логические несоответствия. В частности, при анализе распада ф —> и7г° использовались предварительные, а не окончательные результаты измерения сечения процесса е+е~ илг°.

Разделы, посвященные собственно анализу данных, предваряются главами, касающимися методики проведения эксперимента. В главах 1 и 2 описываются основные параметры комплекса ВЭПП-2М и детектора СНД, приводится список экспериментов, которые обрабатывались в данной работе. Следующие две главы посвящены системе сбора данных. В главе 3 описана общая структура электроники детектора и реализация в ней си

- 8 стемы аппаратного отбора событий или первичного триггера. Раздел 4 в основном касается организации калибровок детектора, оперативного контроля работоспособности подсистем и проверки каналов электроники. В главе 5 рассмотрены некоторые вопросы обработки записанной информации, существенные для последующего анализа. Это организация подсчета интегральной светимости, кинематическая реконструкция, моделирование изучаемых процессов.

В заключении диссертации приводится список результатов, полученных автором.

Работа основана на 27 публикациях, из которых 13 — статьи в реферируемых журналах [13, 15, 16, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 34, 37, 41, 76], 6 -доклады на международных конференциях, [50, 55, 57, 58, 59, 60], остальные - препринты ИЯФ СО РАН [25, 42, 43, 49, 52, 53, 54, 56].

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Дружинин, Владимир Прокопьевич

Основные выводы, которые можно сделать из проведенных аппроксимаций, следующие. Применение моделей с фиксированной шириной и с шириной, зависящей от энергии, приводит к существенно различным параметрам резонансов. Причиной такого различия является сильное изменение фазовых объемов конечных состояний в основных модах распада р' и р" мезонов. Поэтому, на наш взляд, при определении параметров возбужденных р состояний зависимость ширины от энергии следует учитывать при любом уровне точности экспериментальных данных. Неплохое описание экспериментального сечения процесса е+е~ —>• илг дает модель с двумя возбужденными состояниями с массами тр> = 1400 МэВ и ТПрИ ~ 1600 МэВ, причем вклад более высокого состояния доминирует. Этот результат, однако, плохо согласуется с теоретическими работами [19, 86], предсказывающими обратное соотношение для 2S и ID состояний. Таким образом, несмотря на появление новых более точных экспериментальных данных, ситуация в изовекторном канале остается неясной. Главной проблемой, на наш взгляд, является отсутствие в настоящее время общепринятой феноменологической модели для описания формы широких возбужденных состояний.

Глава 8

Поиск распадов —» тг07г°7

Данная глава посвящена изучению реакции е+е~ тг07г°7 (8.1) при энергии в системе центра масс Е < 1 ГэВ. В модели векторной доминантности этот процесс определяется переходами р° —)■ илт° иш4 р°7г° с последующим распадом ш —> Расчетные в рамках этой модели вероятности распадов р° и со мезонов составляют 1.0 • Ю-5 и 2.8 • 10~5 [23], соответственно. Другим возможным механизмом распадов —»• 7г°7г°7 является электрический дипольный переход в скалярное 7г°7г° состояние. Этот механизм рассматривался в работах [87, 88] в рамках киральной теории возмущений с учетом пионных и каонных петель. Полученный вклад пионных петель для р мезона ~ Ю-5 сравним с амплитудой Ш7г° механизма, для со мезона пионные петлевые вклады подавлены по G-четности. Из-за малости вероятностей распадов р, со —> 7г°7г°7 экспериментальные данные по реакции (8.1) в области Е < 1 ГэВ практически отсутствуют. Существует единственное измерение вероятности распада В [со —»• 7г°7г°7) = (7.2±2.5)-10~5 [22] , сделанное в ИФВЭ, Протвино, которое почти в три раза превышает предсказание векторной доминантности. Теоретическое объяснение этого расхождения отсутствует.

8.1 Выделение событий процесса е+е 7г°7г°7

Для анализа отбирались пятифотонные события по предварительным условиям, описанным в разделе 6.2. Высокая загрузка детектора фоном от частиц, выбывающих из пучка, приводила к появлению дополнительных "ложных" фотонов в 4% событий. В результате происходила потеря полезных событий и возникал фон от процессов е+е~ Зу, 4у. Значительное подавление этого фона было получено с помощью условий на энергию и полярный угол наименее энергичного в событии фотона: Ет(п > 30 МэВ и 30° < в mi п < 150°. Другим источником фона являются события реакции е+е~ —>• 777 —> 37г°7 —)- 7у, которые переходят в класс пятифотонных, в основном, из-за слияния близких фотонов. Для подавления этого фона использовался параметр х7> характеризующий поперечные распределения энерговыделений в ливнях зарегистрированных фотонов [40]. Ограничение %7 < 5 в два раза уменьшает фон от процесса е+е~ —> г)7 при потере 5% истинных пятифотонных событий.

Дальнейший отбор осуществлялся на основе кинематической реконструкции событий. Проверялись совместимость кинематики события с гипотезами о его принадлежности к процессам е+е~ 67 и е+е~ —> З7. При проверке второй гипотезы два из пяти фотонов считались ложными. В результате кинематической реконструкции вычислялись значения функций х2 гипотез: Хб7 и хз7- Ограничение хз7 > 20 полностью исключает оставшийся фон от процессов е+е~ —> 27, З7 при потере лишь 2.5% событий изучаемого процесса. Распределение по параметру xs7 Для экспериментальных и моделированных событий приведено на рис.8.1. На этот параметр накладывалось ограничение: Хб7 < 20.

Окончательный отбор осуществлялся требованием наличия в событии двух 7г° мезонов. Для каждой из 15 возможных для пятифотонного события пар двухфотонных инвариантных масс (гпц,т2г) вычислялась вели

40 50

20 40 60 80 100

Рис. 8.1: Распределение по параметру хь-у-Точки с ошибками — эксперимент. Гистограмма — сумма событий моделирования процесса (8.1) и фоновых процессов. Вклад фоновых процессов показан заштрихованной гистограммой.

Рис. 8.2: Распределение по параметру Rmin-Точки с ошибками — эксперимент. Гистограмма — сумма событий моделирования процесса (8.1) и фоновых процессов. Вклад фоновых процессов показан заштрихованной гистограммой. чина:

Ri = у/{ти - тпо)2 + [тпц - тжо)2.

В качестве параметра отбора использовалась Rmin = mm (Hi, • • •, Я15). Распределение no Rmin для отобранных по описанным выше критериям событий приведено на рис.8.2. Там же приведено распределение для моделированных событий процесса (8.1) и расчетный фон. На параметр Rmin накладывалось ограничение: Rmin < 25.

8.2 Выбор моделей для описания энергетической зависимости сечения процесса е+е~ —> 7г°7г°7

Всего по перечисленным условиям было отобрано 153 события при расчетном фоне 3 ± 1 события. Фон определялся процессами е+е~ —»■ ijy и е+е~ —»• 47. Отобранные события сосредоточены, в основном, в двух энергетических областях: вблизи ш мезона (63 события) и в диапазоне 920-970

МэВ (83 события). В диапазоне 800-900 МэВ находится всего 6 экспериментальных событий, а расчетный фон составляет 0.3 события. Спектр фотонов для отобранных событий реакции е+е~ —> 7г°7г°7 из области ио резонанса (760-800 МэВ) приведен на рис.8.3. Форма спектра хорошо согласуется с расчетом по механизмам р —У иитг и ш —> р0п°, хотя число экспериментальных событий значительно превосходит ожидаемое в этой модели. Значимых отличий от расчета не было найдено и в угловых распределениях фотона и 7г° мезонов. Тем не менее, из-за сильной интерференции всех обсуждаемых механизмов исключить даже значительный, ~ 50%, вклад в амплитуду распада ио мезона промежуточного скалярного состояния на нашем уровне статистики нельзя. Область 920-970 МэВ находится выше порога реакции е+е~ —иж°, ожидаемое число событий для этой области и распределения по кинематическим параметрам согласуются с этой моделью.

Сечение реакции е+е~ —> 7г°7г°7 в каждой точке по энергии рассчитывалось по формуле а = N/(e\L(l+£)), где N и L — число событий и интеграл светимости, е — эффективность регистрации, S — радиационная поправка [72]. Эффективность регистрации событий процесса (8.1) была вычислена по моделированию. Для расчета использовалось дифференциальное сечение процесса е+е~ —У 7г°7г°7 в модели векторной доминантности [28]. Эффективность регистрации слабо зависит от энергии и составляет 27-30%. Систематическая ошибка эффективности, в том числе и модельная ошибка за счет возможного вклада скалярного состояния, оценивается в 10%. Зависимость полученного сечения от энергии приведена на рис.8.5. При энергии меньше 650 МэВ не было зарегистрировано ни одного события.

Сложность описания сечения реакции е+е- —у 7г°7г°7 заключается в том, что в нее дают вклад несколько интерферирующих амплитуд, имеющих различные зависимости от кинематических переменных. Мы учитывали переходы через промежуточные состояния шп (рис.8.4Ь) и р°7г°

Рис. 8.3: Спектр фотонов для экспериментальных событий реакции (8.1) из области и резонанса (точки с ошибками) и результат моделирования в модели векторной доминантности (гистограмма). а

Рис. 8.4: Диаграммы, описывающие возможные механизмы для распадов со, р —»7г 7г 7. рис.8.4а), амплитуды которых приведены в работах [28, 23], и переходы через скалярное состояние S7. Амплитуду для перехода векторного мезона V —У Sy —У 7г07г°7 можно записать в следующем калибровочно инвариантном виде [17]:

Av^Sl = Я(р2,?2) ■ i(e-e)ipk) - {i:'k){ep)],

8.2) где е*, е и р, к — векторы поляризации и четырех-импульсы векторного мезона и фотона, q2 = (р — к)2 — квадрат инвариантной массы системы Для распада ш мезона формфактор Н(р2, q2) был выбран в виде: А

8.3) та ~~ Я2 — гт^Г^' который соответствует прямому распаду ш —у <77, изображенному на рис.8.4с. Поскольку табличные значения массы и ширины а резонанса плохо определены [20], мы использовали часто встречающиеся в последнее время в литературе значения: та = 600 МэВ и Га = 400 МэВ[89]. Для р мезона рассматривались два варианта. В первом для формфактора Я(р2, q2) использовалось выражение (8.3), во втором формфактор был взят из работы

Рис. 8.5: Сечение реакции е+е 7г°7г°7. Точки с ошибками — экспериментальные данные. Кривые — результаты аппроксимации сечения в двух описанных моделях.

87], в которой рассматривается переход через пионную петлю (рис.8.4с1). Разница в результатах, полученных для двух вариантов, включалась в систематическую ошибку. Полная амплитуда процесса е+е~ —> 7г°7г°у записывалась как сумма четырех упомянутых выше вкладов: л е (т2р л т2р'\ л е тР

Jp Up Up1 hJJP 2

6 ТП {PAupv + jA

WC7

JU! -LJoj где fp, fu, Dp, Du — константы связи с фотоном и пропагаторы р и и мезонов. Величина амплитуды Ар^.шж определяется константой связи дриж. Значение этой константы, а также параметры р' мезона (Ai, mp>, Гр») извлекались из данных по процессу е+е~ —р,р' —> сотг при энергии выше 1 ГэВ. Были использовали результаты аппроксимаций сечения этого процесса в моделях 1 и 2, описанных в предыдущей главе, в которых дроЛГ менялась от 13.2 до 16.1 ГэВ-1, соответственно. Если не учитывать вклад р' мезона, константу дрипг можно определить и без привлечения данных из области энергии выше 1 ГэВ: (15.5 ± 1.2) ГэВ-1. Комплексные параметры а и 7 характеризуют относительные вклады скалярного состояния в распады р и со мезонов. Амплитуды нормировались таким образом, чтобы при |о;| = 1 и |7| = 1 вероятности распадов р S7 —У 7Г07Г07 и со cry —>• 7Г°7Г°7 равнялись Ю-5. Значение |/3| = 1 соответствует расчетной при выбранном значении константы дрилт вероятности распада со —у р°7г° —7г°7г°7. Сечение реакции е+е~ —У 7г°7г°7 можно записать в следующем виде: £ (Eij(E)Re(aia^) - (8.5) где ai = 4 + Aid-/ аз = аЩЁГ аз = рЩеу = 7ад- (8-6)

Функции Fij(E) и Fij(E) были вычислены численным интегрированием произведений соответствующих амплитуд по фазовому объему конечного состояния 7г°7г°7. Энергетические зависимости фазовых объемов для промежуточных W7r° и S7 состояний, которые описываются функциями Fu(E) и F22сильно отличаются. Произведение Fu(E) • m^/l-D^I2, в отличие от такого же произведения для перехода р —57, не имеет резонансного вида. Это позволяет разделить по измеренной энергетической зависимости сечения процесса е+е~ —У 7г°7г°7 два вклада в распад р мезона и определить параметр а. Иная ситуация для распада си мезона. На ширине со резонанса изменение фазовых объемов невелико, и независимое определение параметров (3 и 7 невозможно. Поэтому при аппроксимации сечения определялась суммарная вероятность распада со —>• 7г°7г°7. Для оценки модельной зависимости этой величины использовались два варианта выбора параметров /? и 7. В первом — 7 = 0, то есть предполагалось, что распад полностью описывается р°тт° механизмом. Во втором — /3=1, то есть для механизма р07г° использовалось расчетное по модели векторной доминантности значение.

8.3 Обсуждение результатов аппроксимации сечения

На рис. 8.5 приведены результаты аппроксимации сечения процесса е+е~ —> 7г°7г°7 в двух моделях. Нижняя кривая соответствует модели, не учитывающей вклад распада р —У 7г°7г°7 через скалярное состояние, т.е. а = 0. Для вероятности распада со —у 7г°7г°7 в этой модели было получено значение: В (со —У 7Г°7г°7) = (12.7 ± 2.3 ± 0.8) • Ю-5. Первая из приведенных ошибок — статистическая, вторая — систематическая. Основной вклад в систематическую ошибку дает разница между результатами, полученными для двух описанных выше предположений о механизме распада со. Полученное значение вероятности распада больше табличного на 1.5 стандартных отклонения. Р(х2) для этой модели равен 5%.

Верхняя кривая на рис.8.5 соответствует модели, когда параметр а определялся при аппроксимации. Согласие этой гипотезы с данными существенно лучше: Р(Х2) = 24%. Параметр \а\ = lAtlf ±0.1 определяется с точностью ~ 100%, тем не менее полученное для него значение на 2.5 стандартных отклонения отлично от нуля. Поэтому в качестве окончательного результата мы приводим значения параметров во второй модели. Полученная вероятность распада

В(и -л 7г°7г°7) = (7.8 ± 2.7 ± 2.0) • 10~5 (8.7) в три раза превосходит расчет по модели векторной доминантности для р°7г° механизма [23] и подтверждает единственное предыдущее измерение В (со —у 7Г°7Г°7) = (7.2 ± 2.5) • 10~5 [22]. Результаты аппроксимации можно рассматривать как свидетельство существования распада р —у Sj —у Полученное значение вероятности распада по этому механизму В(р Sу —У 7г°7г°7) = (О!®;®) ■ Ю-5 по порядку величины согласуется

- 152 с расчетами в киральных моделях (1.0 - 1.4) • Ю-5 [87, 88]. Суммарная вероятность распада р мезона по обоим механизмам (coir0 и Sj) равна

В(р 7Г°7Г°7) = (4.8l?;| ± 0.2) • 10~5. (8.8)

Этот результат является первым измерением вероятности распада р —>

Заключение

В настоящей работе получены следующие результаты:

1. Разработана и успешно функционирует система аппаратного отбора событий (первичный триггер) детектора СНД. Созданы массивы для программирования логики первичного триггера, обеспечивающие приемлемую скорость считывания событий (до 80 Гц) во всем диапазоне энергий ВЭПП-2М. При этом мертвое время системы сбора данных не превышает 10%.

2. Создан комплекс аппаратных и программных средств для калибровки детектора, контроля работоспособности его систем и проверки электроники во время проведения эксперимента.

3. Разработан пакет программ "бухгалтерии" эксперимента, позволяющий получать информацию о набранной интегральной светимости и условиях проведения эксперимента. Светимость измеряется по процессам е+е~~ —77 и е+е~ —>• е+е~ с точностью 2%.

4. Создан пакет программ кинематической реконструкции событий, позволяющий, в частности, анализировать события с "ложными" фотонами. Пакет содержит около 20 программ практически для всех процессов в диапазоне энергий ВЭПП-2М.

5. Созданы программы первичного моделирования и расчета сечений процессов е+е~ —>• ит°, aiTT —У 7Г+7Г-7Г°7Г° и е+е~ а;7г°, р°7г°, <77 —>

6. Сечение реакции е+е~ —> илг° —у 7г°7г°7 измерено от порога до энергии 1.4 ГэВ. Это наиболее полные и точные данные, полученные в е+е-столкновениях в этой области. Проведен совместный анализ данных СНД и данных эксперимента CLEO. Получены значения массы и ширины р' мезона в разных моделях.

7. Впервые наблюдался распад ф ож°. Из интерференционной картины в сечении реакции е+е~ —у иж° —»• 7г+7г-7г°7г° получены значение вероятности распада и относительная фаза резонансной и нерезонансной амплитуд реакции. Сравнение с теоретическими предсказаниями показывает, что для корректного описания измеренной амплитуды распада требуется либо существование прямого нарушающего сохранение изоспина распада ф —у am0, либо наличие дополнительного вклада в ф-р переход, сравнимого по величине с однофотонным.

8. Впервые наблюдалась интерференционная картина в реакции е+е~ — илг° 7г°7г°7. Форма интерференционной волны отличается от наблюдаемой в канале е+е~ —у cu7r° —у 7г+7г-7г°7г(). Различие объясняется вкладом распада ф —у ртг° —у 7г°7г°7, имеющего то же конечное состояние.

9. Из отношения сечений реакций е+е- —у ит° -» 7г°7г°7 и е+е~ —у Ш7Г0 —у 7г+7г-7г°7г° получено отношение ширин двух основных мод распада и> мезона: ш —У 7Г°7 и и —у 7г+7г~7г°, с точностью лучшей среднемировой.

10. Впервые измерено сечение реакции е+е~ —у 7г°7г°7 в интервале энергии 0.4-1.0 ГэВ. Величина сечения существенно превосходит расчет по модели векторной доминантности.

11. Подтверждено единственное предыдущее измерение вероятности распада ш —У 7Г°7Г°7, сделанное в ИФВЭ, Протвино. Величина вероятно

- 155 сти распада ш —>• 7г°7г°7 в три раза больше оценки в модели промежуточного р°7Г° состояния.

12. Впервые измерена вероятность распада р —у ir°n°y. Проанализированы два возможных механизма этого распада: р —> Ш7г° —У 7Г°7г°7 и переход с участием скалярного состояния 67. Получено указание на ненулевой вклад второго механизма.

В заключение я хочу выразить глубокую признательность С.И. Серед-някову, который был моим научным руководителем на протяжении многих лет. Благодарю всех моих коллег по созданию детектора СНД и проведению эксперимента, особенно В.Б. Голубева, В.Н. Иванченко, Ю.В. Усова, З.К. Силагадзе, И.А. Гапоненко, взаимодействие с которыми всегда было плодотворным и полезным. Проект СНД не был бы реализован без поддержки и постоянного внимания заведующего объединенной лабораторией В.А. Сидорова. Очень полезны и конструктивны были консультации Н.Н.Ачасова и дискуссии с коллегами с КМД-2. Особую благодарность за многолетнее сотрудничество хочется выразить Ю.М. Шатунову, П.М. Иванову, И.А. Коопу и всем сотрудникам комплекса ВЭПП-2М.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Дружинин, Владимир Прокопьевич, 2000 год

1. Measurement of the ф —у тг+п~~ branching ratio. / I.В. Vasserman, L.M. Kurdadze, V.A. Sidorov et al. // Phys. Lett. B99 62 (1981).

2. Study of the ш meson in the VEPP-2M storage ring. / L.M. Kurdadze, E.V. Pakhtusova, V.A. Sidorov et al. // JETP Lett. 36 274 (1982).

3. Study of the reaction e+e~ -> 7г+7г~тг0т0 at 2E up to 1.4 GeV. / L.M. Kurdadze, M.Yu. Lelchuk, E.V. Pakhtusova et al. // JETP Lett. 43 643 (1986).

4. Electromagnetic pion form-factor in the timelike region. // L.M. Barkov, A.G. Chilingarov, S.I. Eidelman et al. // Nucl. Phys. B256 365 (1985).

5. The investigation of multy pion creation with the cryogenic magnetic detrctor at the VEPP-2M storage ring. / L.M. Barkov, I.B. Vasserman, P.V. Vorobev et al. // Sov. J. Nucl. Phys. 47 248 (1988).

6. Summary of experiments with the Neutral Detector at the e+e~ storage ring VEPP-2M. / S.I. Dolinsky, V.P. Druzhinin, M.S. Dubrovin et al. // Phys. Rept. 202 99 (1991).

7. Improved measurement of the positive muon anomalous magnetic moment. / H.N. Brown, G. Bunce, R.M. Carey et al. // Phys. Rev. D62 091101 (2000)

8. Resonant structure of r —> 37Г7т°г/г and r —y uj-kvt decays. / K.W. Edwards, R. Janicek, P.M. Patel et al. // Phys. Rev. D61 072003 (2000).

9. Hadronic structure in the decay r —> 7г~7г°vtau. / S. Anderson, V.V. Frolov, Y. Kubota et al. // Phys. Rev. D61 112002 (2000)

10. Measurement of the spectral functions of vector current hadronic r decays. / R. Barate, D. Buskulic, D. Decamp et al. // Z.Phys. C76 15 (1997).

11. KLOE first results on hadronic physics. / M. Adinolfi, A. Aloisio, F. Am-brosino et al. // Contributed to 30th International Conference on High-Energy Physics (ICHEP 2000), Osaka, Japan, 27 Jul 2 Aug 2000. e-Print Archive: hep-ex/0006036.

12. A Cryogenic Magnetic Detector for storage ring experiments. / L.M. Barkov, G.A. Blinov, V.S. Okhapkin et al. // Nucl. Instrum. Meth. 204 379 (1983).

13. First observation of <^(1020) -s> 7г°7г°7 decay. / M.N. Achasov, V.M. Aulchenko, A.V. Berdyugin et al. // Phys. Lett. B440 442 (1998).

14. Evidence of the ф -» tjn0^ decay. / M.N. Achasov, V.M. Aulchenko, S.E. Baru et al. // Phys. Lett. B438 441 (1998).

15. Higher quarkonia. / T. Barnes, F.E. Close, P.R. Page, E.S. Swanson. // Phys. Rev. D55 4157 (1997)

16. Review of Particles Physics. // The Eur. Phys. J. C3 (1998).

17. Observation of the и ->■ 7г°7г°7 decay. / D. Aide, F.G. Binon, M. Boute-meur et al. // Phys. Lett. B340 122 (1994).

18. Intermediate vector meson contributions to V0 —> P0 P0 gamma decays. / A. Bramon, A. Grau, G. Pancheri. // Phys. Lett. В 283 416 (1992).24. со — p Mixing and the ш —> пту Decay. / D. Guetta, P. Singer. // e-print archive hep-ph/0005059.

19. Изучение процессов e+e~ —у со7г° и е+е~ —> 7г°7г°7 на ВЭПП-2М с детектором СНД. / В.М. Аульченко, М.Н. Ачасов, К.И. Белобородов и др. // Препринт ИЯФ 2000-35, Новосибирск, 2000.

20. Процесс е+е~ 7г°7г°7 при энергии ниже 1.0 ГэВ. / М.Н. Ачасов, К.И. Белобородов, А.В. Бердюгин и др. j j Письма в ЖЭТФ 71 355 (2000)

21. Observation of the decay 0(1020) cutt0. / M.N. Achasov, S.E. Baru, A.V. Berdyugin et al. // Phys. Lett. В 449 122 (1999).

22. Investigation of the e+e~ —и>7г° —> 7г07г°7 reaction in the energy domain near the ф meson. / M.N. Achasov, V.M. Aulchenko, A.V. Berdyugin et al. // Nucl. Phys. В 569 158 (2000).

23. Процесс e+e~ вблизи ф резонанса. / В.М. Аульченко, М.Н. Ача-сов, К.И. Белобородов и др. // ЖЭТФ 117 1067 (2000).

24. Decays of ф meson suppressed by OZI and G parity. Role of mixing and of direct transitions. / N.N. Achasov, A.A. Kozhevnikov. // Int. J. Mod. Phys. A7 4825 (1992).

25. The 0(1020) 7г°7г°7 decay. / M.N. Achasov, S.E. Baru, K.I. Be-loborodov et al. // Phys. Lett. B485 349 (2000)

26. The 0(1020) г)тг°<у decay. / M.N. Achasov, S.E. Baru, K.I. Beloborodov et al. // Phys. Lett. B479 53 (2000)

27. Higher vector meson states produced in electron positron annihilation. / A.B. Clegg, A. Donnachie. // Z.Phys. C62 455 (1994).

28. The process e+e~ con0 7г°7г°7 up to 1.4 GeV. / M.N. Achasov, K.I. Beloborodov, A.V. Berdyugin et al. // Phys. Lett. B486 29 (2000)

29. The 75 kG superconducting wiggler for the electron-positron storage ring VEPP-2M. / V.V. Anashin et al. // Preprint INP 84-123, Novosibirsk, 1984.

30. The results of vacuum phototriodes tests. /P.M. Beschastnov, V.B. Gol-ubev, E.A. Pyata et al. // Nucl. Instr. and Meth. A342. 477 (1984)

31. Energy calibration of the Nal(Tl) calorimeter of the SND detector using cosmic muons. / M.N. Achasov, A.D. Bukin, D.A. Bukin et al. // Nucl. Instr. and Meth. A401 179 (1997).

32. Energy calibration of the Nal(Tl) calorimeter of the SND detector using e+e~ —> e+e~ events. / M.N. Achasov, D.A. Bukin, T.V. Dimova et al. // Nucl. Instr. and Meth. A411 337 (1998)

33. A method of electromagnetic shower identification and measuring of its position in segmented calorimeters. / M.G. Bekishev, V.N. Ivanchenko. // Nucl. Instr. and Meth. A361 138 (1995).

34. Scintillation counter with WLS readout. / D.A. Bukin, V.P. Druzhinin, V.B. Golubev, S.I. Serednyakov. // Nucl. Instr. and Meth. A384 360 (1996).

35. Электроника системы сцинтилляционных счётчиков детектора СНД. / Б.О. Байбусинов, В.П. Дружинин, Ю.В. Усов. // Препринт ИЯФ No 91-96, 1991.

36. Вторичный триггер для СНД. / Ю.С. Великжанин, В.П. Дружининин, Ю.В. Усов др. // Препринт ИЯФ No 98-29, Новосибирск, 1998.

37. Data acquisition systems and triggers for the detectors in INP. / V.M. Aulchenko, B.O. Baibusinov, S.E. Baru et al. // Nucl. Instr. and Meth. A409 639 (1998).

38. Электроника новых детекторов ИЯФ. / В.М. Аульченко, С.Е. Бару, Г.А. Савинов. // Препринт ИЯФ No 88-29, Новосибирск, 1988.

39. Служебные блоки системы сбора данных КЛЮКВА. / С.Е. Бару, B.C. Кириченко, Г.А. Савинов и др. // Препринт ИЯФ No 88-26, Новосибирск, 1988.

40. Информационная плата А32 системы сбора данных КЛЮКВА. / В.М. Аульченко, Л.А. Леонтьев, Ю.В. Усов. // Препринт ИЯФ No 88-30, Новосибирск, 1988.

41. Информационные платы ТП, Т и Т2А системы сбора данных КЛЮКВА. / В.М. Аульченко, Б.О. Байбусинов, В.М. Титов. // Препринт ИЯФ No 88-22, Новосибирск, 1988.

42. Первичный триггер детектора СНД на ВЭПП-2М. / Д.А. Букин, Ю.С. Великжанин, В.Б. Голубев и др. // Препринт ИЯФ No 98-29, Новосибирск, 1998.

43. The SND calorimeter first level trigger. / Д.А. Букин, T.B. Димова, В.П. Дружинин и др. // Труды Международной конференции по методике встречных пучков, Новосибирск, 29 февр. 6 марта 1996. Nucl. Instr. Meth. А379 545 (1996).

44. Блоки, выполненные в стандарте КАМАК, информационный материал. / ИЯФ, Новосибирск, 1985.

45. Логика треков (трековый процессор) для СНД. / Д.А. Букин, Ю.С. Великжанин, Т.В. Димова и др. // Препринт ИЯФ 98-15. Новосибирск, 1998.

46. Status of the experiments with SND detector at e+e~ collider VEPP-2M. / M.H. Ачасов, М.Г. Бек, П.М. Бесчастнов и др. // Препринт ИЯФ 96-47, Новосибирск, 1996

47. First Physical Results from SND Detector at VEPP-2M. / M.N. Achasov, M.G. Beck, K.I. Beloborodov et al. // Preprint Budker INP 97-78, Novosibirsk, 1997.

48. Experiments at VEPP-2M with SND detector. / M.H. Ачасов, B.M. Ауль-ченко, C.E. Бару и др. // Препринт ИЯФ 98-65, Новосибирск, 1998.

49. New data from SND detector in Novosibirsk. / M.N. Achasov, V.M. Aulchenko, K.I. Beloborodov et al. // Talk given at HADRON99, Beijing, August 24-28, 1999. Nucl. Phys. A675 391c (2000)

50. Recent results from SND detector. / M.N. Achasov, K.I. Beloborodov,

51. A.V. Berdugin et al. // Talk given at XXIII International Workshop on HEP&FT. Protvino. June 24-27 2000.

52. Data Aquisition System of SND Experiment. / Д.А. Букин, T.B. Димова,

53. B.П. Дружинин и др. // Труды Международной конференции по компьютерным вычислениям в физике высоких энергий, Берлин, Апрель 7-11, 1997.

54. Архив экспериментальных данных. / А.А. Король. // Препринт ИЯФ 94-62, Новосибирск, 1994.

55. Information management system for SND experiment. / I.A. Gaponenko,

56. A.A. Salnikov. // Preprint Budker INP 98-39, Novosibirsk, 1998.

57. MODEL: A Software Suite for Data Acquisition. // D.M. Sendall at al. // CERN. DD division report, DD/89/26, 1989.

58. Гистограммная программа GIST. / А.Д.Букин, В.Н.Иванченко. // Препринт ИЯФ 93-81, Новосибирск, 1993.

59. НВООК User Guide Version 4. / R. Brun, D. Lienart. // CERN program library Y250, 1988.

60. PAW — physics analisys workstation. / R. Brun et al. // CERN program library Q121, 1989.

61. СОСНА — пакет программ для структурирования экспериментальных данных. / В.Н. Иванченко. // Препринт ИЯФ 94-25, Новосибирск, 1994.

62. Нейтральные радиационные распады легких векторных мезонов. /

63. B.Н.Иванченко. // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Новосибирск. 1977.

64. Do nonlinear programming, version 2./ Peter Spellucci, e-mail: spellucci@ mat hemat ik. th-darmstadt. de

65. UNIMOD-2 универсальная программа моделирования экспериментов на встречных е+е~ пучках. / А.Д. Букин, Н.А. Грозина, М.С. Дубровин и др. // Препринт ИЯФ 90-93, Новосибирск, 1990.

66. Монте-Карло генераторы радиационных процессов для эксперемента СНД. / А.В. Бердюгин. // Квалификационная работа на соискание степени бакалавра, НГУ, Новосибирск, 1996.

67. О радиационных поправках к сечению однофотонной аннигиляции е+е~-пары большой энергии. / Кураев Э.А., Фадин B.C. // Ядерная физика, 41 (1985) 733.

68. Hard photon emission in e+e~ reactions. / G. Bonneau and F. Martin. // Nucl. Phys. B27 381 (1971).

69. Spin momentum correlation (handedness) in the process of four pion production in the electron - positron. / E.L. Bratkovskaya, E.A. Kuraev, Z.K. Silagadze, O.V. Teryaev. // Phys. Lett. В 338 471 (1994).

70. Recent results from CMD-2 detector at VEPP-2M. / R.R. Akhmetshin, G.A. Aksenov, E.V. Anashkin et al. // Preprint Budker INP 99-11, Novosibirsk, 1999.

71. Decay ф тт+тт~. / M.N. Achasov, K.I. Beloborodov, A.V. Berdyugin et al. // Phys. Lett. В 474 188 (2000).

72. Нарушающие G-четность распады ф 7Г7т, ф —> г]жтт и ф —> пи>. / В.А. Карнаков. // Ядерная физика 42 1001 (1985).

73. Rho primes in analyzing e+ е- annihilation, MARK III, LASS and ARGUS data. / N.N. Achasov, A.A. Kozhevnikov. // Phys. Rev. D55 2663 (1997).

74. Study of the ф decays into 7Г°7Г°7 and rjifiy final states. / R.R. Akhmetshin E.V. Anashkin, M. Arpagaus et al. // Phys. Lett. B462 380 (1999).

75. Tests'of isospin symmetry breaking at <£(1020) meson factories. / H. Genz, S. Tatur. // Phys. Rev. D50 3263 (1994).

76. Decay correlations of heavy leptons in lepton+ lepton-. / Y.S. Tsai. // Phys. Rev. D4 2821 (1971).

77. Rho-meson shape. / J. Pisut and M. Roos. // Nucl. Phys. В 6, 325 (1968).85. gUfm reexamined. / M. Lublinsky. // Phys. Rev. D55, 249 (1997).

78. Mesons in a relativized quark model with chromodynamics. / S. Godfrey, N. Isgur. // Phys. Rev. D32 189 (1985).

79. Chiral perturbation theory and radiative V0 —> two neutral pseudoscalar gamma decays. / A. Bramon, A. Grau, G. Pancheri. // Phys. Lett. B289 97 (1992).

80. Radiative decay of p° and ф mesons in a chiral unitary approach. / E. Marco, S. Hirenzaki, E. Oset, H. Toki. // Phys. Lett. B470 20 (1999).

81. Observed properties of sigma-particle. / M. Ishida, S. Ishida, T. Ishida et al. // Proc. Workshop on Hadron Spectroscopy (WHS99), Frascati, 1999, p.115, e-print hep-ph/9905261.