Произвести моделирование процессов распада мезонов в два у-кванта для отыскания оптимальных геометрических параметров в эксперименте по поиску невидимых распадов нейтральных мезонов
В Стандартной модели, которая с большим успехом описывает мир элементарных частиц, нейтрино предполагались безмассовыми частицами. Это связано с тем, что их спиральность всегда отрицательная (-1) в слабых взаимодействиях. Поэтому распады п° ,7, 7' мезонов в нейтрино- антинейтрино запрещены законом сохранения углового момента в случае безмассовых нейтрино.
Однако результаты экспериментов по нейтринным осцилляциям [1,2] предоставляют существенные доказательства наличия масс у нейтрино, что согласовывается с существованием положительной спиральности у нейтрино. Это объясняется тем, что частицы с конечной массой движутся медленнее скорости света и переворот спиральности возможен, когда частица обгоняет центр масс. Определение вероятности распадов в невидимые конечные состояния псевдо(скалярных) мезонов, таких как п°,7,7' непосредственно связано с определением масс и типа нейтрино (Майорановская или Дирака). Вероятность таких распадов пропорциональна квадрату массы нейтрино и по теоретическим и космологическим оценкам равна [3]:
Эксперимент NA64, расположенный в ЦЕРНе, основной целью которого является поиск темного фотона, имеет дополнительную задачу по уточнению вероятностей распадов , в экспериментально невидимое конечное состояние. Для проведения такого эксперимента требуется проверить возможность регистрации основного канала распада - в два гамма- кванта.
В первой главе работы представлено описание экспериментальной установки и методики поиска интересующих реакций. Рассмотрены схожие эксперименты, проводимые ранее, и указаны полученные результаты
Во второй главе представлены результаты моделирования распадов нейтральных мезонов в два гамма-кванта. Также произведено моделирование реакции перезарядки отрицательного пиона на водородной мишени по известным экспериментальным данным с целью определения вклада в угол рассеяния конечных продуктов распада нейтральных мезонов.
Цель работы: Произвести моделирование процессов распада мезонов в два у-кванта для отыскания оптимальных геометрических параметров в эксперименте по поиску невидимых распадов нейтральных мезонов. Для выполнения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести обзор и анализ литературы по данной тематике;
- провести моделирование распада мезонов в два гамма-кванта для определения возможности проведения эксперимента;
- провести моделирование реакции перезарядки для оценки вклада в угол рассеяния нейтрального мезона;
- сделать соответствующие выводы и заключение;
Произведено моделирование процессов распада нейтральных мезонов в два гамма-кванта с целью определению оптимальных геометрических параметров мишени и выявления возможности проведения эксперимента по уточнению вероятностей распадов в невидимые состояния в эксперименте NA64 в ЦЕРНе.
Полученные результаты свидетельствуют о возможности проведения эксперимента и могут быть использованы при разработке программного кода для полного моделирования эксперимента.
Также произведено моделирование реакций перезарядки, для чего по существующим экспериментальным данным был разработан программный код, позволяющий разыгрывать события методом Неймана. На основе полученных результатов сделан вывод о незначительности влияния реакции перезарядки на угол вылета нейтрального мезона.
