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

5.1.6. Полные сечения я_р-столкновений

Данные о полных сечениях я'р-столкновений приведены в табл. 5.4. Использованы лишь результаты, полученные с погреш­ ностью ниже 1,5%.

5.1.7. Полные сечения ^С+р-столкновений

Недавние исследования сечений взаимодействия каонов на ус­ корителе в Серпухове дали возможность обнаружить заметный рост полных сечений /С+р-столкновения в интервале 20—60 Гэв (табл. 5.5). Наряду с продолжающимся в этой области падением К~р-сечений (табл. 5.6) это приводит к более быстрому сближению полных сечений К+р- и і(-р-столкновений по сравнению с я+р- и я~р-взаи- модействиями.

137

138

5.1.8. Сечение взаимодействия нейтронов с протонами

Сравнительное изучение пр- и pp-взаимодействий дает возмож­ ность исследовать зависимость амплитуды рассеяния от изоспина.

Измерение сечений взаимодействия нейтронов с протонами об­ легчается отсутствием кулоновского рассеяния и кулон-ядерной

Рис. 5.3. Установка из работы [28] для измерения сечения Пполн(^р)-взаимодействия (а) Ъі—Ds — сцинтилляционные счетчики с алюминиевыми конверторами нейтронов; с. к. — сцинтилляционный калориметр для измерения энергии нейтронов и спектр регистрируемых нейтронов (б).

интерференции [см. формулу (5.6)], что дает возможность продви­

и для измерения энергии нейтронов установки дополняются иони-

139

зационными калориметрами. Пример установки, с которой работали Энглер и др. [28], показан на рис. 5.3 вместе с характерным для таких экспериментов спектром нейтронов.

Другой метод определения а (пр) состоит в сравнении рассеяния протонов и нейтронов на дейтерии. В этом случае легко получить моноэнергетический пучок протонов, однако реальная энергия взаимодействия размазывается по интервалу, определяемому фермиевским импульсом нейтрона в дейтоне (+15%), и, таким образом, указанное преимущество сводится на нет. Кроме того, приходится использовать модельные представления для учета эффектов экра­ нирования в ядре (см. § 5.4). В работе [291 для этой цели использо­ вался метод Глаубера [301. Подробнее такой подход рассмотрен ниже. Сейчас отметим лишь, что при 24 Гэв Амальди и др. [291 не обнаружили существенного различия в дифференциальном сечении упругого пр- и рр-рассеяния. К аналогичному выводу пришли Энглер и др. [28] и авторы работы [311, исследовавшие полные сече­ ния в интервале импульсов нейтронов от 8 до 60 Гэв/с [28, 31]. Ре­ зультаты этих работ представлены в табл. 5.7.

5.1.9. Сечение взаимодействия гиперонов

Имеется мало сведений о сечении взаимодействия гиперонов.

и др. [33], полное сечение Ар-взаимодействия, измеренное с помощью пузырьковой водородной камеры при импульсе первичных А-ги- перонов р = (3,25 ± 1,75) Гэв/с, равно

°полн = 35,00 ± 15 мбарн.

В области импульсов ниже 0,5 Гэв/с сечение Ар-реакции быстро возрастает.

Недавно получены более точные данные о полных сечениях столк­ новения А-гиперонов с протонами и нейтронами в интервале от 6 до 21 Гэв [34] (рис. 5.4). Сечение Ар-взаимодействий определялось по разности сечений на углероде и полиэтилене, а сечение Ап — сравнением сечений на тяжелой и обычной воде. Общее количество событий ~1,5 • 10е. Выяснилось, что в пределах погрешности экс-

140

перимента сечения не зависят от энергии. Допустимые изменения не превышают 1—2 мбарн. Для усредненных по интервалу первич­ ных импульсов получены следующие значения сечений*:

Рис. 5.4. Зависимость полного сечения взаимодействия Л-ги- перонов с протонами (а) и с нейтронами (б) от импульса.

При сопоставлении этих результатов с данными табл. 5.1 и 5.2 видно, что сечения взаимодействия гиперонов меньше соответ­ ствующих нуклон-нуклонных и антинуклон-нуклонных на 4— 5 мбарн.

5.1.10. Обсуждение результатов по полным сечениям

Экспериментальные данные о полных сечениях получены сей­ час в широком интервале энергий первичных частиц вплоть до

и нет оснований считать, что теорема Померанчука нарушается. Сечения взаимодействия протонов, я - - и /^"-мезонов с протонами в области энергий 50—70 Гэв становятся постоянными. Сечения столкновения антипротонов продолжают падать до 70 Гэв, а се­ чения ЛД-мезонов растут в этой области энергий.

* Сечение взаимодействия гиперонов связано с другими сечениями соот ношением а (Ар) — а (рр) Н- о (К~п) — а (п+р).

141

Реджевская трактовка результатов по полным сечениям сводит­ ся к учету ряда траекторий. Померанчуковская траектория —Р с ар = 1 дает постоянное по энергии сечение, тогда как векторные мезоны описывают энергетический ход. Обычно учитывают четыре

Рис. 5.5. Зависимость полного сечения взаимодействия частиц и античастиц от импульса в L-системе:

траектории (P', А 2, со, р) с а = 1/2. Такая модель приводит к опи­ санию зависимости сечений от энергии в виде (см. гл. 4)

142

Здесь А и А — частица и античастица соответственно, а Ем — энер­ гия частицы В в зеркальной системе координат. Эта энергия при Е > 10 Гэв может быть заменена энергией или импульсом в /.-си­ стеме. Из теоремы Померанчука об асимптотическом равенстве сече­ ний частиц и античастиц (см. § 5.2) сразу следует, что а (AB) =

а (AB).

Такая сравнительно простая модель не может описать некоторых новых эффектов, например, рост сечения рр- и ЛНр-столкновений, как это видно из формул (5.10) и (5.11). Поэтому предпринимались попытки усложнить модель, введя кроме полюсов Редже еще точки ветвления. При этом сечения будут подходить к асимптотическому значению снизу. Модель полюсов Редже обладает значительной гиб­ костью и при введении ряда дополнительных полюсов, точек вет­ вления или разрезов, по-видимому, можно интерпретировать ре­ зультаты. В настоящее время заготовлены варианты реджевской теории для случаев, когда сечение подходит к асимптотическому пределу сверху, снизу или осциллирует, хотя, как отмечается в ра­ боте [35], все они требуют ряда дополнительных предположений.

Рассмотренные в п. 5.1.4 результаты измерения сечений на пе­ ресекающихся пучках, указывающие, по-видимому, на некоторое возрастание полных сечений, не противоречат предельно возможной скорости увеличения сечений сгполн~ ln2s, даваемой теоремой Фруассара. Эти данные удовлетворяют и более медленному росту

ПО ЗаКОНу О’полн—' ln s -

Согласно работе [18] существующие данные указывают на сле­ дующую картину поведения сечений:

1. Наклон дифференциального сечения упругого рассеяния

3. Полное сечение pp-взаимодействия проходит через минимум в интервале 70—200 Гэв и возрастает на 1 0 + 2% при 1500 Гэв.

§ 5 .2 . РАЗЛ И ЧИ Е П О Л Н Ы Х СЕЧЕНИ Й В ЗА И М О Д ЕЙ С Т В И Я ЧАСТ И Ц И АН ТИ ЧАСТИ Ц

5.2.1. Введение

Вопрос о различии сечений взаимодействия частиц и античастиц недавно явился Предметом оживленной дискуссии, стимулирован­ ной результатами измерений сечений частиц и античастиц на уско­ рителе в Серпухове. Выяснилось, что в области 30—70 Гэв сечения pp-, п~р- и я+р-столкновений становятся почти постоянными. Выполаживание сечений о (я-р), а (я+р) и а (рр) вызвало подозрение, что теорема Померанчука об асимптотическом равенстве полных сечений взаимодействия частиц и античастиц с протонами может нарушаться. В ряде работ были рассмотрены причины, которые могли бы привести к такому явлению [35, 36].

143

Теорема Померанчука [37] утверждает, что если полные сече­ ния взаимодействия частиц и античастиц стремятся при возрастании энергии к определенным пределам, то эти пределы одинаковы, т. е.

^ПОЛН (PP)s-*-°o - ^поЛН(рр)>

°полН (л + Р)5-*оо = СТполн(я Р ) и т - Д*

Теорема доказывалась на базе дисперсионных соотношени й в пред положении, что радиус взаимодействия R (s) конечен R = (Н!тлс), где тя — масса я-мезона. Последнее предположение не вытекает из общих принципов теории. Нарушение теоремы об асимптоти­ ческом равенстве полных сечений потребовало бы, однако, отказа от ряда представлений, в частности, от предположения о чисто дифракционном характере упругого рассеяния при асимптотических энергиях и др. [35, 38].

На основе более общих представлений теории поля А. А. Логу­ нов и др. [39—411 доказали ряд асимптотических теорем о поведении полных, упругих и неупругих сечений.

Сужение дифракционного конуса в пределе определяется накло­

Кроссинг-симметрия и аналитичность амплитуды по s приводят к ряду ограничений на поведение полных сечений. Например, если дифференциальные сечения упругого рассеяния вперед ограничены, а разность полных сечений частиц и античастиц стремится к опре­ деленному пределу, то этот предел равен нулю. Если разность пол­ ных сечений не стремится к нулю, то дифференциальные упругие сечения при t = 0 должны неограниченно возрастать за счет увеличе­ ния реальной части амплитуды рассеяния [41].

Показано также:

1) если одно из сечений (аполп или сгполн) растет, то другое тоже растет и

^ п од н /^ п о л н “ 1 >

S~>oo

2)если одно из сечений убывает, то и другое убывает;

3)если оба сечения убывают, но одно, например сгполн, убывает быстрее, то

^ п ол н ^ п ол н

144

при чем

4) если одно из полных сечений стремится к постоянному пре­ делу, то другое не может расти или убывать и при отсутствии ос­ цилляций тоже стремится к постоянному пределу, причем

т. е. разница сечений невелика, если одно из них мало;

5)если аполн и аполн стремятся к разным пределам, то R (s) растет логарифмически;

6)если полные сечения стремятся к постоянным пределам, а ра­ диус взаимодействия растет медленнее, чем ln s, то пределы полных сечений совпадают.

Таким образом, из общих принципов теории вытекает при до­ вольно широком круге возможных предположений асимптотиче­ ское равенство сечений.

водятся значения парамет­ ров Л и п .

Таким образом, в области исследованных энергий (70 Гэв) различие сгП0ЛН и аПОЛІ1 остается значительным.

145

146