Введение 3
Моделирование кумулятивного эффекта 8
1.1 Монте Карло генератор Pythia8 8
1.2 Дейтрон-дейтронные и флуктон-дейтроннные столкновения . . 9
Экспериментальная реализация 18
2.1 Концепция новой детекторной системы для регистрации куму
лятивных частиц в экспериментах на фиксированной мишени . 18
2.2 Оценка выхода кумулятивных частиц 21
2.3 Эксперимент NICA SPD 24
2.3.1 Детектор времени пролёта и отбор событий 26
2.3.2 Измерение времени столкновения в событии с помощью
TOF детектора 27
2.3.3 Проверка эффективности и производительности Генети
ческого Алгоритма 32
Результаты 41
3.1 Обсуждение результатов 41
3.2 Основные выводы 43
3.3 Основные результаты работы 43
Литература 45
A Быстротные распределения 52
Кумулятивные явления
До 1957 года ядро рассматривалось как совокупность квази-свободных нуклонов, но полученные в этот год экспериментальные данные указали на существование ненуклонных степеней свободы. На экспериментах по облучению дейтериевой мишени протонами с энергией 660 МэВ были зарегистрированы протоны, выходящие в кинематически запрещенную область углов вылета в задней полусфере [1]. Позднее в том же году на экспериментах по облучению легких ядер протонами с энергией 675 МэВ был зарегистрирован повышенный, в сравнении с картиной квази-свободных нуклонов, выход дейтронов [2].
Экспериментальные результаты нуждались в теоретическом обосновании и для этого Д.И. Блохинцев ввёл понятие флуктона [3] - сгустка холодной ядер- ной материи, который возникал из-за флуктуаций ядерной плотности. Флук- тон представлял собой несколько нуклонов, расстояние между которыми было меньше радиуса нуклона. Экспериментальные данные можно было объяснить, если предположить, что налетающий протон столкнулся с объектом состоящим из двух нуклонов и имеющим размер, сравнимый с размером нуклона.
Рождение частиц в кинематически запрещенной области начали называть кумулятивным рождением после того как в 1971 году в Дубне был получен пучок релятивистких ядер дейтерия [4] и в экспериментах группы В.С. Ставинско- го были наблюдены пионы, уносящие (акумулирующие) больше половины импульса дейтрона [5--7]. Этот эффект был предсказан А.М. Балдиным [8]. Позднее в экспериментах по фрагментации легких ядер были обнаружены кумулятивные протоны и дейтроны [9--11].
Логичным продолжением экспериментов по исследованию кумулятивных эффектов стало бы увеличение массы ядра снаряда. Но на то время таких пучков не было, и исследования начали проводить в "антилабораторной" системе отсчёта - системе в которой покоится ядерная мишень, а на неё налетает лёгкая частица - чаще всего протон. Кумулятивным эффектом, в такой системе, тогда будет рождение частиц с импульсом, лежащим за пределами кинематически разрешенной области. В основном это рождение частиц в задней полусфере, по отношению к налетающей частице. В таких экспериментах были обнаружены странные(содержащие s-кварк) кумулятивные частицы: K: -мезоны и Л0-барионы, а также кумулятивные антипротоны [12--14]...
1. Проведено моделирование на основе Монте Карло генератора Pythia8 рождения кумулятивного протона в случае образования флуктона в дейтрон- дейтронных столкновениях.
2. Исследованы корреляции между наличием кумулятивной частицы в событии и выходом странности. Получены спектры Л-бариона по быстроте, псевдобыстроте и поперечному импульсу для разных выборок протонов по степени кумулятивности х.
3. Разработана концепция новой детекторной системы для регистрации кумулятивных частиц в экспериментах на фиксированной мишени, а также произведена оценка выходов кумулятивных частиц в аксептанс этой системы. Система является компактной поэтому может быть добавлена на существующие эксперименты (NA61/SHINE, BM@N). Для повышения скорости набора статистики можно использовать несколько таких систем.
4. Показано, что изучение корреляций между кумулятивным эффектом и выходом странности будет возможно в дейтрон - дейтронных столкновения в эксперименте SPD на коллайдере NICA. Чтобы изучать данный эффект необходимо с высокой точностью идентифицировать частицы. Для этого разработан Генетический Алгоритм позволяющий быстро и надежно восстанавливать время столкновения в событии, что позволит произвести идентификацию п/К/p с низким импульсом (0.5—3 ГэВ/c) по времени пролёта. Чтобы показать возможность идентификации части в условиях эксперимента SPD, проверены также различные стратегии идентификации частиц по времени пролёта.
Результаты представленные в данной работе, были представлены на конференциях "NUCLEUS-2022" [51] и "6-th International Conference on Particle Physics and Astrophysics" [72]. Стати по результатам работы: (1) направлена в редакцию журнала "Вестник РАН. Серия физическая" [52], (2) опубликована в журнале "Physics" [73].
