📄Работа №200788
Тема: ИЗМЕРЕНИЕ КОМПОНЕНТ ТЕНЗОРНОЙ АНАЛИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ФОТООБРАЗОВАНИЯ %--МЕЗОНА НА ТЕНЗОРНО- ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ДЕЙТРОНАХ
Характеристики работы
Тип работы
Диссертация
Предмет
Физика
Объем:
73 листов
Год:
2016
Просмотров:
63
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 4
Глава 1 Теоретическое описание реакции yd ^ ррк~ 8
1.1 Дейтрон, как источник информации о ЖЖ-взаимодействии . 8
1.2 Кинематика реакции yd ^ ррк- 9
1.3 Связв электро- и фоторождения я-мезонов на дейтроне .... 10
1.4 Амплитуда реакции yd ^ рря- 14
1.5 Анализирующая способности реакции фотообразования я-
мезопов па дейтроне 20
Глава 2 Постановка эксперимента и система регистрации частиц 24
2.1 Ускорителыю-пакопительиый комплекс ВЭПП-3 24
2.2 Поляризованная газовая дейтериевая мишень 25
2.3 Выделение компонент Т20, Т21 и Т22 32
2.4 Общая схема эксперимента 34
2.5 Координатные камеры 36
2.6 Сцинтилляционные детекторы 39
2.7 Набор данных и система считывания в эксперименте 40
Глава 3 Обработка экспериментальных данных 43
3.1 Идентификация частиц 43
3.2 Определение энергии протонов в нижнем плече 43
3.3 Определение координат вылета протонов в нижнем плече . . 52
3.4 Определение энергии протонов в верхнем плече 55
3.5 Определение углов вылета протонов в верхнем плече 57
Глава 4 Получение и обсуждение экспериментальных резуль
татов 58
4.1 Расчет компонент тензорной анализирующей способности . . 58
4.2 Моделирование фоторождения я--мезонов на дейтроне .... 59
4.3 Результаты экспериментов 62
Заключение 67
Литература 68
Глава 1 Теоретическое описание реакции yd ^ ррк~ 8
1.1 Дейтрон, как источник информации о ЖЖ-взаимодействии . 8
1.2 Кинематика реакции yd ^ ррк- 9
1.3 Связв электро- и фоторождения я-мезонов на дейтроне .... 10
1.4 Амплитуда реакции yd ^ рря- 14
1.5 Анализирующая способности реакции фотообразования я-
мезопов па дейтроне 20
Глава 2 Постановка эксперимента и система регистрации частиц 24
2.1 Ускорителыю-пакопительиый комплекс ВЭПП-3 24
2.2 Поляризованная газовая дейтериевая мишень 25
2.3 Выделение компонент Т20, Т21 и Т22 32
2.4 Общая схема эксперимента 34
2.5 Координатные камеры 36
2.6 Сцинтилляционные детекторы 39
2.7 Набор данных и система считывания в эксперименте 40
Глава 3 Обработка экспериментальных данных 43
3.1 Идентификация частиц 43
3.2 Определение энергии протонов в нижнем плече 43
3.3 Определение координат вылета протонов в нижнем плече . . 52
3.4 Определение энергии протонов в верхнем плече 55
3.5 Определение углов вылета протонов в верхнем плече 57
Глава 4 Получение и обсуждение экспериментальных резуль
татов 58
4.1 Расчет компонент тензорной анализирующей способности . . 58
4.2 Моделирование фоторождения я--мезонов на дейтроне .... 59
4.3 Результаты экспериментов 62
Заключение 67
Литература 68
📖 Аннотация
В данной диссертационной работе представлены результаты экспериментального исследования компонент тензорной анализирующей способности (T20, T21, T22) в реакции фоторождения отрицательного пиона на тензорно-поляризованном дейтроне γd → ppπ⁻ в диапазоне энергий протонов от 50 до 200 МэВ. Актуальность исследования обусловлена ключевой ролью дейтрона как простейшей ядерной мишени, позволяющей изучать фундаментальные аспекты мезонной фотофизики, такие как вклады обменных токов, возбуждение нуклонных резонансов и особенности πN-взаимодействия, без привлечения сложных ядерных моделей. Поляризационные наблюдаемые, в отличие от неполяризационных сечений, чувствительны к интерференции амплитуд и потому предоставляют более детальную информацию о механизмах реакции. Основные результаты включают в себя проведение измерений указанных тензорных асимметрий, разработку специализированного программного комплекса для обработки экспериментальных данных и восстановления кинематики событий, а также сравнительный анализ с теоретическими расчетами. Установлено, что экспериментальные данные качественно согласуются с предсказаниями теории, учитывающей перерассеяние в конечном состоянии (полную амплитуду), что подтверждает важность учета этого эффекта. Научная значимость работы заключается в получении новых прецизионных данных, необходимых для проверки современных теоретических моделей фоторождения мезонов на ядрах, в то время как практическая ценность связана с развитием методик экспериментов с поляризованными мишенями и анализа поляризационных наблюдаемых. Работа опирается на фундаментальные исследования в области фоторождения пионов на дейтерии, выполненные такими авторами, как Morris et al., Александров с соавторами, а также на методические разработки по работе с тензорно-поляризованными мишенями, представленные, в частности, в работах Весновского и др.
📖 Введение
Актуальность работы. Процессы фотообразования ^--мезонов на ядрах и нуклонах как реальными, так и виртуальными у-квантами исследуются с 1950-х годов. Фотонвх средних энергий свободно проникают в ядро и могут вза- имодействоватв как с нуклонами, так и со связаннвхми парами нуклонов.
Дейтрон является самой простой ядерной системой и его исполвзование в качестве мишени позволяет извлекатв уникалвную информацию об образовании пионов на нуклоне, находящемся вне массовой поверхности, о AN- взаимодействии и роли ненуклоннвхх степеней свободах без привлечения менее надежных ядерных моделей, которые становятся неизбежными в случае более тяжелых ядер.
В настоящее время экспериментально исследуются как неполяризационные, так и поляризационные наблюдаемые величины. Неполяризационные наблюдаемые представляют из себя поперечные сечения реакции (дифференциальные или полные), усредненные по спиральностям начальных частиц и просуммированные по спиральностям конечных частиц. Поляризационные наблюдаемые представляют из себя квадратичные формы различных комбинаций действительных и мнимых частей амплитуды реакции. Неполяризационные наблюдаемые выражаются суммой квадратов амплитуд реакции. Поэтому, при исследовании в процессах фотообразования я--мезонов таких эффектов, как вклады обменных токов, возбуждение нуклонных резонансов, AN-взаимодействие, поляризационные наблюдаемые могут быть более предпочтительными.
Известно, что квантовая хромодинамика (КХД) не описывает адронные и фотомезонные процессы в области низких и средних энергий. В этой области хорошо работают феноменологические модели, в которых процессы сильного взаимодействия описываются в терминах эффективных степеней свободы (мезонные, нуклонные, изобарные и т.д.). Модели основаны на формальном описании процессов сильного взаимодействия с помощью эффективных степеней свободы.
Первые экспериментальные исследования неполяризационных наблюдаемых в процессах фотообразования пионов были выполнены на синхротронах и линейных ускорителях. Основной объем полученной информации составили данные, полученные в реакциях yd ^ дрл“ и yd ^ ппя+ [1,2]. Впервые экспериментальное измерение асимметрии дифференциального сечения фото- образовапия пионов было выполнено па липейпо-поляризоваппом пучке фотонов [3]. В 1985 году па накопителе ВЭПП-2 в ИЯФ СО РАН были проведены первые исследования реакций упругого и пеупругого рассеяния электронов па тепзорпо-поляризоваппых дейтронах [4,5]. В этих экспериментах был применен метод внутренней сверхтонкой мишени [6].
Описание процесса фоторождения я “-мезона на дейтроне требует 12 комплексных амплитуд. Наблюдаемые величины являются квадратичными формами, в которые входят комбинации из действительных и мнимых частей двенадцати комплексных амплитуд. Для получения полной информации о процессе необходимо измерить двадцать три различных независимых наблюдаемых. В число таких независимых наблюдаемых обязательно входят несколько величии, связанных с тензорной поляризацией дейтериевой мишени.
Различные теоретические модели дают полную информацию о матрице рассеяния, однако при расчете дифференциального сечения все эти теоретические модели дают близкие результаты, поскольку вклады малых элементов матрицы рассеяния пренебрежимо малы по сравнению с большими. Поэтому возникает необходимость измерять такие наблюдаемые, в которых заметен вклад от малых элементов матрицы рассеяния. Одними из таких наблюдаемых являются компоненты тензорной анализирующей способности.
Первые измерения Т20и ТД-компонент тензорной анализирующей способности фотообразования я“-мезонов на дейтроне были выполнены в ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера в 1992 г. па ускорителыю-пакопителыюм комплексе ВЭПП-3. В том эксперименте удалось выделить около 1000 событий исследуемой реакции [7,8].
Целью данной работы являлось измерение компонент тензорной анализирующей способности Т20 Т21 и Т22 реакции фотообразования я“-мезонов на дейтронах.
В диссертационной работе приводится теоретическое описание фоторождения я“-мезона на дейтроне, показана связь электро- и фоторождения пионов. Расчет амплитуды фоторождепия осуществлялся в импульсном приближении с учетом nN И NN взаимодействия в конечном состоянии. Приводится описание накопителвного комплекса ВЭПП-3, источника поляризованных атомов, внутренней тензорно-поляризованная газовой мишени. Показана методика экспери- менталвного выделения компонент Т2о, Т21 и Т22 тензорной анализирующей способности. Приведено описание эксперименталвного оборудования, системах сбора и накопления данных. Описан процесс обработки экспериментальных данных. Приведена методика идентификации, определения энергии и углов вылета частиц. Описана энергетическая калибровка детектора. Приведены результаты экспериментальных измерений, представлено описание теоретического моделирования реакции фотобразования я--мезонов на дейтроне, проведено сравнение экспериментальных результатов с теоретическим предсказанием.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Из общего массива накопленных экспериментаных данных выделить события, соответствующие реакции yd ^ рр^~.
2. Получить энергии и углы вылета протонов, восстановить полную кинематику событий реакции yd ^ рр^~.
3. Получить зависимости экспериментально измеренных асимметрий от различных кинематических переменных.
Научная новизна диссертационной работы:
1. Впервые экспериментально измерена Т21-компонента тензорной анализирующей способности реакции yd ^ ррк- в диапазоне полярных углов вылета протонов 0Р12 = 50° У 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = (50 У 200) МэВ;
2. Выполнены более точные измерения Тэд- и Т22-компонент тензорной анализирующей способности реакции yd ^ рря- в диапазоне полярных углов вылета протонов 0Р12 = 50° У 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = (50 У 200) МэВ.
На защиту выносятся:
1. Результаты измерения Т20-, Т21- и Т22-компонент тензорной анализирующей способности реакции yd ^ рря- как функции энергии y-кванта и инвариантной массы ря-системы;
2. Метод выделения событий реакции yd ^ ррк- из экспериментальных данных, основанный на анализе ионизационных потерь протонов в сцинтилляторах и время-пролетной методике;
3. Метод восстановления кинематических переменных событий реакции yd ^ УУ~ ■ основанный на определении энергии протонов по времени пролета и анализе световыходов с разных слоев сцинтилляционных детекторов.
Публикации:
Основное содержание диссертационной работы отражено в семи печатных работах, в том числе в четырёх научных статьях и трёх
Дейтрон является самой простой ядерной системой и его исполвзование в качестве мишени позволяет извлекатв уникалвную информацию об образовании пионов на нуклоне, находящемся вне массовой поверхности, о AN- взаимодействии и роли ненуклоннвхх степеней свободах без привлечения менее надежных ядерных моделей, которые становятся неизбежными в случае более тяжелых ядер.
В настоящее время экспериментально исследуются как неполяризационные, так и поляризационные наблюдаемые величины. Неполяризационные наблюдаемые представляют из себя поперечные сечения реакции (дифференциальные или полные), усредненные по спиральностям начальных частиц и просуммированные по спиральностям конечных частиц. Поляризационные наблюдаемые представляют из себя квадратичные формы различных комбинаций действительных и мнимых частей амплитуды реакции. Неполяризационные наблюдаемые выражаются суммой квадратов амплитуд реакции. Поэтому, при исследовании в процессах фотообразования я--мезонов таких эффектов, как вклады обменных токов, возбуждение нуклонных резонансов, AN-взаимодействие, поляризационные наблюдаемые могут быть более предпочтительными.
Известно, что квантовая хромодинамика (КХД) не описывает адронные и фотомезонные процессы в области низких и средних энергий. В этой области хорошо работают феноменологические модели, в которых процессы сильного взаимодействия описываются в терминах эффективных степеней свободы (мезонные, нуклонные, изобарные и т.д.). Модели основаны на формальном описании процессов сильного взаимодействия с помощью эффективных степеней свободы.
Первые экспериментальные исследования неполяризационных наблюдаемых в процессах фотообразования пионов были выполнены на синхротронах и линейных ускорителях. Основной объем полученной информации составили данные, полученные в реакциях yd ^ дрл“ и yd ^ ппя+ [1,2]. Впервые экспериментальное измерение асимметрии дифференциального сечения фото- образовапия пионов было выполнено па липейпо-поляризоваппом пучке фотонов [3]. В 1985 году па накопителе ВЭПП-2 в ИЯФ СО РАН были проведены первые исследования реакций упругого и пеупругого рассеяния электронов па тепзорпо-поляризоваппых дейтронах [4,5]. В этих экспериментах был применен метод внутренней сверхтонкой мишени [6].
Описание процесса фоторождения я “-мезона на дейтроне требует 12 комплексных амплитуд. Наблюдаемые величины являются квадратичными формами, в которые входят комбинации из действительных и мнимых частей двенадцати комплексных амплитуд. Для получения полной информации о процессе необходимо измерить двадцать три различных независимых наблюдаемых. В число таких независимых наблюдаемых обязательно входят несколько величии, связанных с тензорной поляризацией дейтериевой мишени.
Различные теоретические модели дают полную информацию о матрице рассеяния, однако при расчете дифференциального сечения все эти теоретические модели дают близкие результаты, поскольку вклады малых элементов матрицы рассеяния пренебрежимо малы по сравнению с большими. Поэтому возникает необходимость измерять такие наблюдаемые, в которых заметен вклад от малых элементов матрицы рассеяния. Одними из таких наблюдаемых являются компоненты тензорной анализирующей способности.
Первые измерения Т20и ТД-компонент тензорной анализирующей способности фотообразования я“-мезонов на дейтроне были выполнены в ИЯФ СО РАН им. Г.И. Будкера в 1992 г. па ускорителыю-пакопителыюм комплексе ВЭПП-3. В том эксперименте удалось выделить около 1000 событий исследуемой реакции [7,8].
Целью данной работы являлось измерение компонент тензорной анализирующей способности Т20 Т21 и Т22 реакции фотообразования я“-мезонов на дейтронах.
В диссертационной работе приводится теоретическое описание фоторождения я“-мезона на дейтроне, показана связь электро- и фоторождения пионов. Расчет амплитуды фоторождепия осуществлялся в импульсном приближении с учетом nN И NN взаимодействия в конечном состоянии. Приводится описание накопителвного комплекса ВЭПП-3, источника поляризованных атомов, внутренней тензорно-поляризованная газовой мишени. Показана методика экспери- менталвного выделения компонент Т2о, Т21 и Т22 тензорной анализирующей способности. Приведено описание эксперименталвного оборудования, системах сбора и накопления данных. Описан процесс обработки экспериментальных данных. Приведена методика идентификации, определения энергии и углов вылета частиц. Описана энергетическая калибровка детектора. Приведены результаты экспериментальных измерений, представлено описание теоретического моделирования реакции фотобразования я--мезонов на дейтроне, проведено сравнение экспериментальных результатов с теоретическим предсказанием.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Из общего массива накопленных экспериментаных данных выделить события, соответствующие реакции yd ^ рр^~.
2. Получить энергии и углы вылета протонов, восстановить полную кинематику событий реакции yd ^ рр^~.
3. Получить зависимости экспериментально измеренных асимметрий от различных кинематических переменных.
Научная новизна диссертационной работы:
1. Впервые экспериментально измерена Т21-компонента тензорной анализирующей способности реакции yd ^ ррк- в диапазоне полярных углов вылета протонов 0Р12 = 50° У 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = (50 У 200) МэВ;
2. Выполнены более точные измерения Тэд- и Т22-компонент тензорной анализирующей способности реакции yd ^ рря- в диапазоне полярных углов вылета протонов 0Р12 = 50° У 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = (50 У 200) МэВ.
На защиту выносятся:
1. Результаты измерения Т20-, Т21- и Т22-компонент тензорной анализирующей способности реакции yd ^ рря- как функции энергии y-кванта и инвариантной массы ря-системы;
2. Метод выделения событий реакции yd ^ ррк- из экспериментальных данных, основанный на анализе ионизационных потерь протонов в сцинтилляторах и время-пролетной методике;
3. Метод восстановления кинематических переменных событий реакции yd ^ УУ~ ■ основанный на определении энергии протонов по времени пролета и анализе световыходов с разных слоев сцинтилляционных детекторов.
Публикации:
Основное содержание диссертационной работы отражено в семи печатных работах, в том числе в четырёх научных статьях и трёх
✅ Заключение
Основные результаты данной диссертационной работы:
• Измерены T2Q-, ТД- и Т22- компоненты тензорной анализирующей способности реакции yd ^ уут в диапазоне полярных углов вылета протонов dP12 = 50° ^ 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = 50 МэВ ^ 200 МэВ;
• Разработан программный комплекс для обработки экспериментальных данных и восстановления кинематических переменных зарегистрированных событий;
• Проведено сравнение результатов эксперимента с теоретическими расчетами, выполненными как с учетом перерассеяния в конечном состоянии (полная амплитуда), так и без этого учета. Из сравнения видно, что результаты эксперимента качественно согласуется с теоретическими расчетами с полной амплитудой.
В заключении хочется выразить особую благодарность безвременно ушедшему из жизни Александру Витальевичу Осипову за его неоценимую помощь а также Дмитрию Митрофановичу Николенко и Игорю Анатольевичу Рачеку.
Я благодарен своему научному руководителю, Юрий Юрьевичу Крючкову, сотрудникам лаборатории >10 ФТИ НИ ТПУ и коллективу группы “ДЕЙТОН” за многочисленные советы, помощь и поддержку.
• Измерены T2Q-, ТД- и Т22- компоненты тензорной анализирующей способности реакции yd ^ уут в диапазоне полярных углов вылета протонов dP12 = 50° ^ 90° и в диапазоне энергий протонов Е1,2 = 50 МэВ ^ 200 МэВ;
• Разработан программный комплекс для обработки экспериментальных данных и восстановления кинематических переменных зарегистрированных событий;
• Проведено сравнение результатов эксперимента с теоретическими расчетами, выполненными как с учетом перерассеяния в конечном состоянии (полная амплитуда), так и без этого учета. Из сравнения видно, что результаты эксперимента качественно согласуется с теоретическими расчетами с полной амплитудой.
В заключении хочется выразить особую благодарность безвременно ушедшему из жизни Александру Витальевичу Осипову за его неоценимую помощь а также Дмитрию Митрофановичу Николенко и Игорю Анатольевичу Рачеку.
Я благодарен своему научному руководителю, Юрий Юрьевичу Крючкову, сотрудникам лаборатории >10 ФТИ НИ ТПУ и коллективу группы “ДЕЙТОН” за многочисленные советы, помощь и поддержку.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.