книги из ГПНТБ / Азимов С.А. Неупругие соударения частиц большой энергии с нуклонами и ядрами

но, что величина <К-° > для столкновений ядерно-активных частиц как с ядрами графита, так и с ядрами железа не зависит JT первичной энергии Е0 в диапазоне 70—700 Гэв.

§ 4. Обсуждение результатов

Рассмотрим взаимодействия нуклонов с легкими ядраХі'и

= 0,17±0,01, хорошо согласующаяся с данными работы [75] и на­ шими прежними измерениями К -» для взаимодействии ядерноактивных частиц с ядрами углерода [10]. Измерения, выполнен­ ные в [10] при помощи калориметра и черенковскпх счетчиков,

дали значение </<^„ > о = 0,16±0,02 при энергиях Д0^150 Гэв.

По-видимому, основная доля событий, зарегистрированных уста­ новкой, была вызвана нуклонами, так как для регистрации ливня требовалось срабатывание гейгеровских счетчиков, расположен­ ных под IV черенковским детектором (см. рис. 3), и поэтому установкой отбирались ливни с достаточно большими пробегами, а также падающие на установку без воздушного сопровождения. Все это приводило к потере пион-ядерных взаимодействий и в осо­

ядерно-активных частиц с LiH при энергии £,0>ЮО Гэв, получено значение <Д];0|Н > = 0,15±0,03, которое не противоречит на­

шим результатам, так как эти ливни также, по-видимому, вызваны в основном нуклонами. Согласно [81] доля зарегистрированных этой установкой пионных взаимодействий по отношению ко всем событиям невелика и составляет 10± 10%. Действительно, рас­

пределение А’”ах в [86] практически обрывается на значении 0,6,

что свидетельствует о потере заметной доли пионных взаимодей­ ствий, во всяком случае с большими передаваемыми энергиями в электронно-фотонную компоненту. Поскольку события с /О —■1 дают наибольший вклад в среднее значение, то отсутствие даже

< / С ^ > о = 0,25±0,02;:; . "

которое не противоречит величине

< /Со > 0= 0,22 ±0,01,

полученной в настоящей работе для взаимодействия всех ядерноактивных частиц с ядрами СН2.

■99

Результаты работы согласуются также с фотоэмульснонными данными, полученными в магнитном поле при энергии 21 Гэв [58, 90]. Для /С, в /?/Ѵ-соударениях в [58] и [90] получены зна­

чения 0,16±0,02 и 0,15 ±0,03 соответственно.

До настоящего времени, за исключением работы [75], отсутст­ вовали экспериментальные данные о К,0 для пион-ядерных взаи­ модействий при энергиях выше 10й эв. Согласно нашим измере­

ствий объясняется в [75] сохранением первичного пиона, который, унося значительную долю энергии, в некоторых случаях перезаря­ жается в нейтральный пион, создавая события с большими К_„ .

Оценим вероятность такой перезарядки а исходя из получен­ ных в работе данных о коэффициенте неупругости /С„ . Пусть

< /Co>z — коэффициент неупругости взаимодействий для собы­ тий с перезарядкой, а < К* >_ —неупругости столкновений, про­

исходящих без перезарядки. Тогда коэффициент неупругости для всех -/У-взаимодействий будет

< /С-о>- = а < К.<,>. -Г (1 — а) < К .о > г .

Если коэффициент неупругости я/Ѵ-соударений, в которых не происходит перезарядки первичного пиона в нейтральный, такой же, как и для А^Л'-столкновений, то

< АТ,о>' = < /С.>,ѵ = с0 .

Для событий, в которых происходит неупругая перезарядка, имеем

е0- к л е0 ХЕ*

< / С > . =

где первым членом равенства учитывается доля энергии, уносимая первичным пионом, перезарядившимся в нейтральный после взаи­ модействия, вторым — доля энергии, передаваемой я°-мезонам в_ процессе'пионизацпи. Так как полный коэффициент неупругости

К л = 3К*, то

< К * > 1 = 1- 2 < К * > N .

В результате для вероятности перезарядки а получим

_ < Ад» > д ~ < > N 1 —3< /Спо>дг

100

Согласно экспериментальным данным о /С , для. взаимодей­

ствий первичных пионов и нейтронов с ядрами . парафина

( < ЛГѵ°>л = 0.17±0,01 и < /Со>_ =0,32 + 0,02) величина-а долж­ на быть равной 0,31+0,04, т. е. примерно в 1,3 событий первич­ ный пион после взаимодействия перезаряжается в нейтральный.

Экспериментальные данные, полученные на ускорителях, на­ ходятся в согласии с результатами настоящей работы. Согласно [58] в <Ѵ-соударениях при энергии 60 Гэв величина

равна 0,38 + 0,02. Таким образом, среднее значение < К. в

пион-ядерных взаимодействиях остается неизменным в интервале энергий 60—2000 Гэв.

Перейдем к взаимодействиям адронов с тяжелыми ядрами. Для взаимодействия нейтронов с ядрами железа в настоящей ра­

что свидетельствует о слабой зависимости К_0 от атомного веса ядра-мишени типа ~ А0,06“0,03., Эти результаты не противоречат нашим измерениям, проведенным в [10] (< К І;> о =0,22+0,02),-

и данным работы [86], в которой для взаимодействия всех пер-' вичных частиц с ядрами меди и свинца при энергии Д0=100 — —1400 Гэв для < Ä1„>0 получено значение 0,17±0,02.

Однако в указанных работах практически не представлены события с /<_„>0,6. По-видимому, эти результаты можно отнести

в основном к нуклон-ядерным взаимодействиям.

В работе [75] для </(_„> получены более высокие значения в случае взаимодействий нейтронов и всех первичных частиц с ядрами железа:

< / С > „ = 0,26±0,07 и < /Г * > 0 =0,36±0,05.

Следует отметить, что данные о Л±0для всех первичных частиц получены по 61 ливню и статистические ошибки довольно, велики, так что различие в величине </СГ„е> лежит в пределах одного стандартного отклонения.

Ускорительные данные для взаимодействий протонов с- тяже­ лыми ядрами фотоэмульсии, помещенной в магнитное поле, при энергии 21 Гэв также дают низкие значения для парциального коэффициента неупругости:

= 0,14±0,02 [109], 7Со= 0,16±0,03 [90].

101

лученными на Брукхейвенском ускорителе [114] для взаимодей­ ствии протонов с ядрами углерода, железа и свинца. В [114] приводятся следующие значения парциальных коэффициентов не-

< K TFt > = 0,21 ±0,03 — для взаимодействий с ядрами железа и

< А^„ь> =0,27±0,04—для столкновений с ядрами свинца.

На основании указанных результатов авторы делают вывод о зависимости « > от А в соответствии с моделью последова­ тельных соударений нуклона внутри ядра. Однако эксперимен­ тальным данным, 'полученным в [114], присущи серьезные мето­ дические недостатки. Величины < К ко > для р—С-, р—Fe- и р— РЬ-взаимодействий получены различными методами, так что си­ стематические погрешности (довольно значительные из-за боль­ шой толщины выбранных мишеней) могли по-разному влиять на ■конечные результаты.

Например, при исследовании р—С- и р—РЬ-взаимодействий углеродная и свинцовая мишени толщиной 0,8 и 13,5 рад. ед. со­ ответственно помещались между искровыми камерами. В случае свинцовой мишени энергия, передаваемая л°-мезонам в первом столкновении ЛЕ г.о, практически полностью поглощается внутри мишени. При измерениях с углеродной мишенью величина регистрируется расположенным ниже спектрометром, состоящим из шести слоев пластических сцинтилляторов, помещенных между железными поглотителями толщиной по 4/ единицы. Отбор взаи­ модействия протонов с ядрами железа производился уже в дру­ гих условиях, когда рассматривались взаимодействия в верхних фильтрах спектрометра.

Авторами работы [114] не исследуется распределение величины Кт* из-за сильного влияния на нее последующих взаимодействии

< / С >о = 0,25 ± 0,02.

До настоящего времени для взаимодействия пионов с тяжелы­ ми ядрами отсутствовали экспериментальные данные о <Л±° > * при энергиях выше 10й эв. Согласно результатам, полученным в

■настоящей работе, величина < К ^ >«« = 0,37± 0,05 мало отлича­

102

ется от соответствующих значений для взаимодействия пионов с легкими ядрами.

Наблюдаемая в настоящей работе слабая зависимость парци­ ального коэффициента неупругости К-° нуклон-ядерных и пионядерных взаимодействий от А плохо согласуется с классической моделью последовательных соударений налетающей частицы внут­ ри ядра мишени.

Согласно этой модели, взаимодействие со сложным ядром но­ сит характер отдельных независимых столкновений с нуклонами, лежащими на траектории движения первичной частицы.

В работе [67] классическим методом прицельных параметров вычислялись сечения взаимодействия нуклонов со сложными яд­ рами. Если распределение плотности нуклонов в ядре р= р(г), а величина сечения УѴ'У-соударений — о0, то сечение взаимодействия нуклона со сложным ядром имеет вид

2к J 11 — ехр — 2з0J р у ь- + л-2 dx\ х b db,

где Ъ— прицельный параметр, х — координата точки траектории нуклона.

Для функции р(г) принималось распределение протонов, полу­ ченное в опытах Ховштадтера по рассеянию электронов на ядрах.

Величина п-кратного взаимодействия нуклона в ядре находится путем усреднения по всем прицельным параметрам b из выражения

ядра-мишени. При этом величина средней доли энергии, сохра­ няемой нуклоном после взаимодействия с ядром, определяется соотношением

М Л ) = 2 > П(Л) Ä"

можно определить зависимость < Кт0> от атомного веса ядрамишени.

На рис. 21 представлены экспериментальные данные о 7Сг„, по­ лученные для взаимодействия всех ядерно-актнвных частиц-(а)

103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты настоящей работы могут быть сфор­ мулированы следующим образом:

1. Вся совокупность экспериментальных данных о множест­ венности ns вновь рожденных вторичных частиц во взаимодей­

ствиях адронов с легкими ядрами в интервале энергии £ 0 = 40— 2000 Гэв дает лучшее согласие с логарифмической зависимостью

топологических сечений генерации событий с различным числом вторичных частиц, что с увеличением £ 0 уменьшается доля мало­ лучевых событий и возрастает роль многолучевых. Эксперимен­ тальное распределение ns при энергиях £ 0 = 200—600 Гэв шире

соответствующих распределений, описываемых моделью Вонг-1

иформулой Пауссона.

3.Форма суммарного углового распределения вторичных час­

быть объяснено статистическими флуктуациями нормального рас­ пределения величины д'с. Однако характер углового распределения

105

107

108