Образование эта-мезонных ядер в р,d( 12С) - соударениях в интервале энергий 1,5 ÷ 2,1 ГэВ/нуклон

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время во всем мире изучению структуры экзотических ядер и исследованию свойств эта-мезонов и нуклонных резонансов в ядерной среде уделяется большое внимание. Получение сведений о свойствах эта-мезонов и нуклонных резонансов, связанных в ядре, входит в число высокоприоритетных задач, которыми занимается современная фундаментальная ядерная физика. Известно, что только экспериментальным путем возможно определение таких свойств эта-мезонных ядер, как энергия связи и ширины, а также вероятности основных мод распада. В установлении механизмов взаимодействия эта-мезонов и нуклонных резонансов с нуклонами ядер, проверке имеющихся теоретических предсказаний и моделей восстановления киральной симметрии в плотной ядерной материи просматривается востребованность в измерениях и получении таких сведений.
В настоящее время экспериментальных установок по определению светимости реакций на внутренней мишени ускорителей практически не существует и заметна не достаточная точность существующих установок и методов, применяемых для этих целей. Поэтому разработка методов исследования на внутренней мишени ускорителей, создание экспериментальных установок для изучения структуры экзотических ядер и исследования свойств эта-мезонов и нуклонных резонансов в ядерной среде, а также методов определения светимости реакций на внутренней мишени ускорителя и созданиене возмущающей сам пучок нуклотрона установки к ним является актуальной.
В нашей Республике большое внимание уделяется развитию различных направлений экспериментальной физики и проведению фундаментальных исследований по этим направлениям на мировом уровне. В этом плане удалось достичь значимых результатов в ядерной физике и физике элементарных частиц, в частности: в решении существующих проблем в области ускорительной техники и их практическом применении; в разработке и создании методов определения светимости реакций на ускорителях; в изучении свойств различных мезонов и нуклонных резонансов в ядерной среде; в создании востребованных установок для исследования структуры экзотических ядер. В соответствии со «Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 гг.», актуальной задачей является повышение эффективности отрасли на основе теоретических и практических исследований в области атомного ядра и физики элементарных частиц за счет внедрения инновационных технологий в определении проблемы происхождения массы элементарных частиц и проверке теоретических моделей квантовой хромодинамики.
Данная научно-исследовательская работа соответствует задачам, предусмотренным в Указе Президента Республики Узбекистан УП^4958 “О дальнейшем совершенствовании системы послевузовского образования” от 16 февраля 2017 года, в Постановлениях Президента Республики Узбекистан № ПП-1442 «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах» от 15 декабря 2010 года, № ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17февраля 2017 года, а также в других нормативноправовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выяснение особенностей структуры экзотических ядер и изучение свойств эта-мезонов и нуклонных резонансов в ядерной среде.
Научная новизна исследования заключается в следующих результатах, полученных впервые:
получено новое экспериментальное значение для полного сечения образования г|-мезонного ядра в dl2C- взаимодействии оп = 11± 8 pb при энергии пучка дейтронов 2,1 ГэВ/нуклон;
определена энергия связи 5ц(1535)-резонанса Eg(Sn) = (50.3 ± 20) МэВ в экзотическом ядре углерода, в среднем по трем энергиям налетающих дейтронов (1,5; 1,9 и 2,1 ГэВ/нуклон) нуклотрона, эта величина вычислена по обнаруженному пику в спектре эффективных масс л'р-пары от распада 5ц(1535)-резонанса на отметке (1484.7 ± 20) МэВ/c2, ширина пика оказалось равной (36.1 ± 9) МэВ/с2;
получено новое значение Eg(r|) = (43 ± 20) МэВ для энергии связи г|-мезона в экзотическом ядре углерода с учетом того, что 5ц(1535)-резонанс появляется в результате слияния грмезона и нуклона в ядре (энергия связи нуклона Ат = 7.3 МэВ);
предложен алгоритм нахождения коэффициента пропорциональности между истинной светимостью и измеряемой по дельта-электронам светимостью реакций для 29Cu n47Ag мишеней нуклотрона и получено среднее значение истинной светимости Le(dCu) = (0,9 ± 0,03) х103() см^-с^для медной мишени n£e(dAg) = (0,27 ± 0,012) хЮ30 см^-с^для серебряной мишени при энергиях налетающих дейтронов Ed= 326-Н366 МэВ/нуклон;
предложен новый метод оценки сечения рождения А(1232) - резонанса для внутренней мишени нуклотрона и для разных кинетических энергий налетающих протонов получены значения: СГ]=13,15 mb (Тр1 =1,4 ГэВ),ст2= 10,80 mb (Тр2 =1,7 ГэВ),а3=9,86 mb (Тр3=1,9 ГэВ).
Заключение
По результатам исследований, проведенных по теме докторской диссертации «Образованиеэта-мезонных ядер в p,d(l2C) - соударениях в интервале энергий 1,5 -=-2,1 Гэв/нуклон», представлены следующие выводы:
1. Получена новая экспериментальная оценка оп = 11± 8 pb полного сечения образования эта-мезонного ядра в dl2C - взаимодействии при энергии пучка дейтронов 2,1 ГэВ/нуклон.
2. Определена энергия связи 5ц(1535)-резонанса Eg(Sn)=(50.3 ± 20) МэВ в ядре-остатке углерода, в среднем по трем энергиям налетающих дейтронов (1,5; 1,9 и 2,1 ГэВ/н) нуклотрона. Эта величина вычислена по обнаруженному пику на отметке (1484.7 ± 20) МэВ/с2в спектре эффективных масс л'р-пары от распада 8ц(1535)-резонанса, ширина пика оказалось равной (36.1 ± 9) МэВ/c2. Получено новое значения для энергии связи трмезона в экзотическом ядре углерода с учетом того, что Sn(1535) нуклонный резонанс появляется в результате слияния р-мезона и нуклона в ядре (энергия связи нуклона Ат = 7.3 МэВ): Eg(n) = (43 ± 20) МэВ.
3. Предложен алгоритм нахождения коэффициента пропорциональности между истинной светимостью и измеряемой по 8-электронам светимости реакций для 29Си и 47Ag мишеней нуклотрона. Получено среднее значение истинной светимости Le(dCu) = (0,9 ± 0,03) хЮ30 см'‘-с''для медной мишени и Le(dAg) = (0,27 ± 0,012) х]О30 см'1-с'1 для серебренной мишени при энергиях налетающих дейтронов Ed= 326^-366 МэВ/нуклон.
4. Предложен новый метод оценки сечения рождения А(1232) -резонанса для внутренней мишени нуклотрона в неупругих рА-столкновениях. Получено полное сечение рождения дельта-резонанса для разных кинетических энергий налетающих протонов нуклотрона: О]= 13.15 mb (Тр| = 1,4 ГэВ), 02= Ю.80 mb (Тр2 = 1,7 ГэВ),ст3 = 9.86 mb (Тр3 = 1,9 ГэВ). Рассчитанное полное сечение образования г|-ядер на внутренней мишени нуклотрона в рА-столкновениях получилось равным (р|2С) = 3,3 pb.
5. Разработан универсальный метод определения светимости реакций для различных внутренних мишеней и типов ускоряемых ядер пучка нуклотрона. Для регистрации дельта-электронов, вылетающих из внутренней мишени нуклотрона под определенным углом, использован полупроводниковый АЕ-Е детектор, специально разработанный для диагностики светимости реакций на внутренней мишени нуклотрона.
6. Разработана и создана двухплечевая установка СКАН и двухступенчатая система электроники к ней, предназначенная для изучения структуры экзотических ядер и исследования свойств связанных в ядерной среде г|-мезонови нуклонных резонансов.
7. Достигнута высокая эффективность регистрации протонов и заряженных пионов от распада 5ц(1535)-резонанса в диапазоне их импульсов ~ 90% для пионов и ~ 95% для протонов. Геометрический аксептанс каждого из плеч установки СКАН при этом составил 0 = 6° и <р = 35°. Разрешение TOF-системы получилось равным ~ 150 ps.