книги из ГПНТБ / Мурзин В.С. Множественные процессы при высоких энергиях

!•?

4.

V,

*

'Ц

В. С. МУРЗИН, Л. И. САРЫЧЕВА

МНОЖЕСТВЕННЫЕ

ПРОЦЕССЫ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

МОСКВА АТОМИЗДАТ 1974

УДК 539.'171

материал по вопросам сильных неупругих взаимодей­ ствий частиц, полученный при энергиях выше несколь­ ких гигаэлектронвольт на ускорителях и в космичес­ ких лучах. Рассмотрены некоторые новые эксперимен­ тальные методы и методы кинематического и динами­ ческого анализов экспериментального материала. При­ водится сравнение экспериментальных результатов с теоретическими моделями и обсуждаются некоторые гипотетические процессы, ожидаемые в области сверх­ высоких энергий.

Рисунков 146. Таблиц 70. Библиографий 638.

© Атомиздат, 1974

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая книга посвящена обзору современных экспери­ ментальных данных о процессах множественного рождения частиц в адронных взаимодействиях при энергиях выше 10 Гэв.

Еще несколько лет назад лишь небольшая группа физиков, ра­ ботающих на ускорителях, интересовалась этими явлениями. Боль­ шинство же считало, что из исследований множественных процессов невозможно почерпнуть что-нибудь существенное для теории и для понимания процессов при высоких энергиях. Иное дело бинарные реакции, дифференциальные сечения которых украшены готически­ ми соборами резонансов.

В то же время исследования в космических лучах по специфиче­

энергий оказались разобщенными. Многие явления, обнаруженные в космических лучах, были неизвестны в о'пытах на ускорителях и постепенно переоткрывались там. В космических экспериментах были получены весьма важные результаты, разработаны интересные кинематические методы, позволяющие исследовать динамику про­ цесса .

Втечение 1950—1965 гг., т. е. до запуска больших ускорителей,

вкосмических экспериментах установлены следующие факты:

1.Приблизительное постоянство или слабый рост сечения взаи­ модействия до энергий ІО6 Гэв.

2.Малая неупругость (периферичность) столкновений адронов.

3.Ограниченность и приблизительное постоянство средних зна­ чений поперечных импульсов.

4.Слабый рост множественности с энергией вплоть до ІО4 Гэв (медленнее, чем s1/4).

5.Существование асимметричных pp-взаимодействий; асимметрия

всреднем пион-нуклонных столкновений в С-системе.

6.Однородность дифференциального сечения образования вто­ ричных частиц в области импульсов, близких к импульсу первичной

частицы, вплоть до энергий ІО5 Гэв.

3

Некоторые из этих фактов нашли уже подтверждение на ускорителях. Эти вопросы обсуждались в монографии [П. 1].

В области энергий выше нескольких десятков миллиардов электронвольт множественные процессы составляют основную часть все­ го сечения. Они отличаются необычайным богатством содержащей­ ся в них информации. Отсутствие теории множественных процес­ сов приводит к тому, что одним из главных вопросов при их анали­ зе является вопрос о представлении данных. Сечение образования

пчастиц описывается 3п—4 переменными, что при больших множе­ ственностях делает детальный анализ практически невозможным. Благодаря малости поперечной составляющей импульса оказалось возможным в ряде случаев перейти к рассмотрению только продоль­ ной компоненты импульса, снизив тем самым число переменных до

п—2. Однако и в этом случае количество переменных все еще очень велико.

Существенное упрощение анализа множественных процессов произошло после осознания того факта, что можно извлекать разно­

Такой метод анализа был назван инклюзивным в противополож­ ность эксклюзивному, в котором обязательно анализируются одно­ временно все частицы в каждом событии.

Общие идеи, высказанные относительно поведения инклюзив­ ных сечений, стимулировали нарастающий поток эксперименталь­ ных и теоретических работ по множественным процессам и сделали «модными» инклюзивные исследования.

Эксперименты в настоящее время выполняются большими кол­ лективами физиков, работающих на базе крупнейших ускорителей в ЦЕРНе, Серпухове, Батавии. Списки авторов ряда работ вклю­ чают десятки имен и многие оригинальные статьи цитируются не по фамилиям авторов, а по названиям или даже первым буквам го­ родов и исследовательских центров.

Инклюзивные эксперименты переживают сейчас такой период, когда «ищутся скорее вопросы, чем ответы», и, по-видимому, не ско­ ро наступит момент, когда решать задачи можно будет ответом да или нет на четко поставленные вопросы.

В связи с этим и авторы были лишены возможности дать оконча­ тельные заключения о многих свойствах процессов множественного рождения частиц. Собранные в нашем обзоре экспериментальные данные должны служить материалом для размышления на затрону­ тую тему.

Все результаты, приведенные в обзоре, по методам анализа яв­ ляются инклюзивными или полуинклюзивными. Последний термин относится к случаю, когда не все частицы в данной рекции могут быть исследованы (например, отсутствует информация о я°-мезонах и т. д.). Включены данные о полных сечениях, одночастичных и двухчастичных распределениях (инклюзивные процессы нулевого,

4

Такой путь широко применяется в опытах с космическими лучами.

«Нельзя объять необъятное». Огромный поток информации, ко­ торый обрушился на авторов при подготовке рукописи, потребовал жестких ограничений в подборе материала и рассматриваемых вопросов. Это привело к тому, что многие из работ по множествен­ ным процессам не нашли отражения в книге столь небольшого для данной проблемы объема. В связи с этим авторы приносят свои из­ винения.

В такой динамичной области, как изучение множественных про­ цессов, неизбежно столкновение взглядов разных авторов и различ­ ное понимание тех или иных процессов. Поэтому не исключено, что некоторые из высказываний, нашедших место в книге, покажут­ ся спорными. Быстрый прогресс ускорительной техники в ближай­

с этим мы сочли целесообразным в первых трех главах книги дать сводку достижений экспериментальных методов, которые находят все более широкое применение в последние годы.

В мировой литературе имеется много обзоров, более или менее подробно рассматривающих отдельные аспекты инклюзивных ис­ следований [П.2—П.5], однако в литературе на русском языке эти проблемы почти не затронуты [П.6, П.7]. Многие обзорные работы (доклады на международных конференциях, материалы различных школ по физике высоких энергий) недоступны широкому читателю, так как издаются очень небольшими тиражами или в виде преприн­ тов [П.8—П.12].

В нашей монографии сделана попытка синтезировать данные, полученные на ускорителях и в космических лучах. Это обусловлено тем, что в настоящее время области энергий космических лучей и ускорителей в значительной степени перекрылись. Данные по косми­ ческим экспериментам, приведенные в обзоре, относятся главным образом к области очень высоких энергий (выше 1 Тэв) и их следует рассматривать как дополнение к монографии [П.1].

Авторы надеются, что материалы книги будут интересны для физиков, работающих как на ускорителях, так и в космических лу­ чах, и послужат установлению более тесного взаимопонимания меж­ ду физиками, занятыми в этих областях.

Первыми читателями отдельных глав рукописи были наши кол­ леги и товарищи, работающие в области физики высоких энергий и космических лучей: В. Г. Гришин, Г. Т. Зацепин, И. П. Иваненко, В. С. Кафтанов, Г. И. Копылов, Е. М. Лейкин, Г. И. Мерзон, М. И. Подгорецкий, И. Л. Розенталь.

Авторы искренне благодарны им за ценные советы и замечания и доброжелательную критику.

5