книги из ГПНТБ / Григоров, Н. Л

энергия наиболее энергичного я°-мезона в событиях с пу > 2

Из экспериментального значения величины (Кл»у = 0,63 +

+0,05 следует, что в анализируемых событиях все вторичные

*) 0а измерен относительно центра тяжести наблюдаемых v-квантов. **) 0а измерен относительно 7і»-мезона.

»••) 0д измерен относительно т-кванта.

приведены следующие данные о вторичных частицах, генерирован­ ных в изучаемых событиях и зарегистрированных в фотоэмуль­ сиях благодаря их взаимодействию в свинцовых слоях * ) :

(НЕу)а — энергия, выделившаяся в у-кванты при взаимодей­ ствии адронов в свинце. Полная энергия адронов в этих случаях, по-видимому, имеет значение, заключенное в интервале

В„ — угол вылета частицы относительно оси ливня, проходя­ щей через «центр тяжести» ливня от -у-квантов;

оценить, сколько таких высокоэнергичных частиц рождается в среднем в одном наблюдаемом взаимодействии. В семи событиях с

Итак, относительно адронов, генерированных в анализируемых событиях, известно, что их суммарная энергия в среднем состав­ ляет 37% от энергии первичной частицы; перпендикулярный им­ пульс по крайней мере большинства из них такой же, как перпен­ дикулярный импульс я°-мезонов; число частиц с энергией^:0,1 Е0, генерированных во взаимодействиях с « у )> 2, равно 1—4 на одно взаимодействие.

Воздушные ливни, которые сопровождают первичные частицы,

веден интегральный спектр для ливневого сопровождения всех толчков с / > 4600 частиц, полученный также на г. Арагац. Из соответствующего дифференциального спектра можно получить, что. толчок.в 4600 частиц в среднем имеет ливневое сопровождение s i ' 3 - 1 0 4 частиц. Такой величины толчки, как в наших событиях (24000 частиц), должны,в среднем иметь ливневое сопровождение ^ 2 - 1 0 5 частиц. Следовательно, благодаря специальному отбору анализируемые события имеют, как правило, малое (в 10 раз мень­

Вопрос о том, в каких процессах образуются пионы высокой энергии,' ставился уже давно, и ряд авторов давали на него раз­ личные, подчас взаимно исключающие, ответы.

• Так,' например, в работах Дж. Дыоти и др. (1959 г.) [105], И.'ФудзимЪто й др; (1959г.) [106], Ю. А. Смородина (1962 г.) [107]

(существенно меньшему, чем 10) передается большая часть энер­ гии первичной частицы. Т. е. в таком процессе энергия регистри­ руемого наиболее энергичного у-кванта должна быть меньше энер­ гии первичной частицы всего в несколько раз. Из вероятности та­ кого процесса, равной — 10% по оценкам, сделанным в работе [85], с учетом круто падающего спектра адронов следует, что та­ кой процесс должен давать значительный вклад в поток генерируе­ мых (и наблюдаемых) у-квантов и пионов.

В более позднее время появились оценки «эффективной» энер­ гии пионов, генерируемых адронами. Так, согласно работе 10. А. Смородина и др. [71] в среднем, в расчете на одно взаимодействие, генерируется один л°-мезон с энергией, составляющей 14% от энергии первичного нуклона (эта цифра требует введения поправ­ ки; см. § 5 данной главы).

При наличии распределения в энергиях генерируемых вторич­ ных частиц понятие средней или «эффективной» энергии не отра­ жает истинной физической картины процесса.

Вопрос о вкладе частиц различных энергий в генерацию пионов данной энергии Ек не мог быть решен однозначно, пока не появи­ лась возможность измерять одновременно энергию рожденных во взаимодействии у-квантов и эпергию первичной частицы Е0. Поль­ зуясь данными, приведенными в табл. I (см. Приложение), можно дать ответ на поставленный выше вопрос. Для этого из указанной таблицы выберем случаи, когда генерируется хотя бы один у-квант с Еу !> 101 2 эв. В результате мы получим табл. 5.6, в ко­ торой для каждого взаимодействия (нумерация событий соответ­ ствует нумерации таблицы 5.3) выписаны: энергия самого энергич­

Любопытно отметить, что для ливней с « у = 2 усредненное по всем событиям отношение

т. е. экспериментальное значение этого отношения согласуется с ожидаемым, если оба •у-кванта принадлежат одному я°-мезону, рожденному в мишени. О том же свидетельствуют и значения пер­ пендикулярных импульсов обоих у-квантов, определенных отно­ сительно их общего «центра тяжести» (см. табл. I Приложения).

Если определить среднее значение </>j_Y> для ливней с n Y = 2, то окажется, что экспериментальное значение

Иными словами, экспериментальные параметры у-квантов в собы­ тиях с пг — 2 находятся в согласии с предположением о проис­ хождении обоих у-квантов от распада одного я°-мезоиа.

Как видно из табл. 5.6, ответ на поставленный выше вопрос

я°-мезоиа. Причем я°-мезоны данной энергии Епо в подавляющей

быть близко к 0,2 (так как коэффициент неупругости равен 0,5— 0,6), следует, что я°-мезоны высокой энергии рождаются в срав-

В случае, когда значения функции / (Кпо) уменьшаются с увели­ чением Кпо, например, как это показано на рис. 4.15, с точностью

За 1111 часов работы установки «А» было найдено два взаимо­ действия в графитовой мишени с 2 £ Y ] > 101 2 эв (события 1 и 7). Поскольку вероятность нахождения ливней в фотоэмульсиях в этой установке составляла х 5 0 % , истинное число таких взаимо­ действий равно 4,0 ± 2,8. Геометрический фактор установки ра­ вен 3 мастер. Отсюда частота каскадов

п А ( > 101 2 ; 0 , 5 < К* < 1) = (1,2 ± 0,8)»10-з м-2часг*стергК

Во время работы установки «Б» за 583 часа по показаниям камер в пластинках было обнаружено пять событий с 2 i ? v

>101 2 эв (события 8, 9, 10, 12 и 13). Для определения частоты со­

бытий были использованы только случаи с щ 2 (это события 8, 9 и 13). В двух других наблюдалось только по одному у-кваиту и в принципе не исключено, что эти взаимодействия произошли в

которые накладывались при регистрации ядерных взаимодействий фотоэмульсиями. При этих исследованиях требовалось, чтобы адроны не шли в группах, а электронно-фотонная компонента воз­ душного сопровождения создавала суммарную по верхнему ряду камер ионизацию не более 2 - Ю 3 частиц. Интегральный энергети­ ческий спектр таких частиц приведен на рис. 4.14, откуда следует,

с нуклонами. Поэтому из проведенного анализа следует, что при взаимодействиях высокоэиергичных нуклонов (Е0 !> 101 2 эв) с легкими ядрами в 5—10% взаимодействий все я°-мезоны получают более половины энергии налетающего нуклона. В гл. V I I будет показано, что, несмотря на относительно малую вероятность та­ ких взаимодействий, они являются основным источником jt"-ме­ зонов (и, по-видимому, я^-мезонов) высокой энергии в космиче­ ских лучах.

Для того чтобы выяснить некоторые черты процесса, в кото­ ром рождаются высокоэнергичные л.°-мезоны (Ел« ^ 101 2 эв),

был проведен детальный анализ угловых и энергетических распре­ делений у-квантов, рождающихся в таких взаимодействиях.

Во-первых, было построено угловое распределение рождаю­ щихся у-кваптов в системе центра инерции двух сталкивающихся нуклонов (С-система). Пересчет углов и энергий для отдельных у-квантов из лабораторной системы в С-систему можно провести для каждого из зарегистрированных случаев, так как известна энергия первичной частицы. Пересчет в С-систему был проведен только для событий с п у > 2 (семь событий) по обычным формулам преобразования углов и энергии. Лоренц-фактор С-системы у с оп­ ределялся в предположении, что первичная частица взаимодейст­ вует с отдельным нуклоном ядра углерода.

таблицы видно, что для шести первых ливней среднее значение

у-квантов, резко коллимированиых вперед. Ливень с малым ко­ эффициентом неупругости имеет более широкое угловое распреде­

Чтобы выяснить, в какой мере наблюдаемые события соответ­ ствуют модели изотропного распада в собственной системе коор­ динат, для каждого ливня была определена iS-система (в ^-систе­ ме сумма продольных импульсов всех у-квантов равна нулю).

В табл. 5.7 приведены значения лореиц-факторов ^-системы отно­ сительно лабораторной (ys ) и относительно системы центра инер­ ции сталкиваіощихся_частиц (у). Для шести случаев с Кл„ !>

>0,5 <ys > та 3-Ю3 ; <у> = 26 ± 4. Средняя энергия у-квантов в

пределение у-квантов соответствует их примерно изотропному разлету, является то, что она очень быстро движется в С-системе. Лоренц-фактор ^-системы относительно центра масс сталкиваю­ щихся частиц равен у = 26 ± 4. В то же время Л-системы для за­ ряженных пионов, определенные в работе [4], движутся относи­

тельство указывает на существенное отличие обнаруженных отно­

сов ядерных взаимодействий, которые регистрировались в работе [4] и в дальнейшем наблюдались в большом числе других экспе­ риментов [108, 29].

Приведенный выше результат (большая скорость ^-системы в системе центра инерции) был получен впервые авторами в 1964 г. [109]. Позже японские физики [67], анализируя суммарное угло­ вое и энергетическое распределение у-квантов, генерированных в зарегистрированных случаях взаимодействий в мишени из угле­ рода с £ЕУ та 101 2 — 101 3 эв и взаимодействий в воздухе вплоть до 2,Еута 10й эв, пришли к аналогичному выводу. Кроме того, они

оцепили массу ^-системы, которая распадается на я°-мезоны, и по­

данных был проведен 10. А. Смородиным и др. [111]. В этой рабо­ те также получено, что, если формально определить массу б'-сис- темы, изотропно распадающейся на л°-мезоны, то Мпо ~ 1 Гэв. Смородин отождествляет эту ^-систему с тяжелой изобарой. В предположении, что при ее распаде образуется вдвое больше за­ ряженных пионов и нуклон, изобаре приписывается масса ^ 4 Гэв.

20 Г

Рис. 5.7. Гистограмма — энергетический спектр у-квантов в 5-системе во взаимодействиях с > 0,5. Кривая — расчет (см. текст) .

Формальную процедуру определения массы 6"-системы можно провести и для случаев, зарегистрированных методом контроли­ руемых фотоэмульсий. Если считать, что ^-система существует реально и зарегистрированные у-кванты возникают при ее распаде, можно оценить ее минимальную массу iWmin (в работах [67, 111] эта величина обозначалась М„о). Для этого нужно считать, что при ее распаде не образуется других частиц, кроме нейтральных

каждом случае максимально возможную массу ^-системы. Такая оценка получается, если считать, что ^-система получает всю энер­