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

при энергии 25 Гэв. Чтобы исключить сохранившиеся я~-мезоны, а также возможное влияние протонов мишени на спектр положитель­ ных пионов в задней полусфере, авторы отобрали лишь я+-мезоны, вылетающие вперед в С-системе, и я _-мезоны, направленные назад. Распределение продольных импульсов пионов хорошо описывается

Рис. 9.8. Дифференциальное распределение по бы­ стротам при 16 Гэв/с [35] и разных р ^2 [£ = (у—у Мин)ЛЧ-

т. е. имеется значительная положительная асимметрия. Авторы пред­ ложили количественно описывать степень асимметрии с помощью параметра

R q ^ p p s / P K S ,

где Pps» Pns — импульсы протона мишени и налетающего пиона в системе координат, где асимметрия исчезает. Экспериментальное значение оказалось близким к 1,5. Авторы предлагают интерпрети­ ровать этот результат в рамках кварковой модели.

Если взаимодействие между пионом и нуклоном осуществляется через обмен кварками, то должна возникнуть асимметрия с R q ~ 1,5, определяемая тем, что пион состоит из двух кварков (и, следователь­ но, передает половину своего импульса), а нуклон состоит из трех кварков (и передает треть своего импульса). Схематически такой об­ мен кварками показан на рис. 9.9. Интересно отметить, что асим­ метрия разлета вторичных частиц наблюдается не только в яр-,

319.

но и в /Cp-столкновениях, причем степень асимметрии оказывается близкой к той, которая наблюдается в яр-столкновениях.

Результаты определения R q при разных импульсах сталкиваю­ щихся частиц показаны на рис. 9.9, в.

іМ о ж н о связать параметр асимметрии lg (ys/yc) с коэффициентом

y s Yq

R . Величина Rs = lg —■= 0,43 ln — определяет сдвиг быстроты

р,Гз0/с

Рис. 9.9. Параметр асимметрии Rq для яр- и Кр-взаи­ модействий при разных первичных энергиях:

а — схематическое изображение обмена кварками; б — диа­ грамма Фейнмана, описывающая шг-столкновение; в — экс­ периментальные данные [32].

Отношение импульсов сталкивающихся частиц в симметричной системе равно

Среднее значение параметра ys/yc было измерено в космических лучах при энергии пионов 200 Гэв [37], а также в работах на уско­ рителе [38]. Этот параметр оказался равным 1,6+0,1 в опытах на ускорителе в интервале 10—50 Гэв и 2,04 + 0,36 при энергии

~300 Гэв в космических опытах.

Вработе И. А. Кучина и П. А. Усика [39] рассчитана степень асимметрии разлета частиц при однопионном обмене по диаграмме, предложенной для интерпретации таких ливней в работе [32] (рис. 9,9, б). В расчете предполагалось, что образуется лишь одна ля-система, которая распадается симметрично в своей системе покоя.

320

Было получено, что (ys/усУ имеет постоянное значение в ин­ тервале от 20 до 300 Гэв, равное ~ 1,6. Однако такая однопионная диаграмма не описывает всех свойств асимметричных ливней. В ра-

Рис. 9.10. Диаграммы Фейнмана для асимметричных лив­ ней с обменом пионом и р-мезоном, приводящим к возра­ станию ассиметрии я°-мезонов.

боте [40] при 200 Гэв, а затем в [41] при 60 Гэв было обнаружено, что в асимметричных ливнях мезонам передается больше Ѵ3 энергии, уносимой всеми пионами. Этот факт можно объяснить, если учесть диаграммы с обменом р-мезоном (рис.

9.10). В этом случае будет наблюдаться эффект неупругой перезарядки

3t± —Vя 0,

случае <ys/Yc> =; у гтр/тп ~ 2,6. На

рис. 9.11 представлено угловое распределение вторичных частиц в системе столкновения двух пионов. Это распределение оказывается симметричным и приблизительно изотропным в этой системе.

ношению к протону в реакции я + р р + X при 16 Гэв, причем отбирались случаи, когда протон был единственной частицей, ле­ тящей в заднюю полусферу.

Распределение масс мезонной системы является весьма широким, однако наиболее вероятны малые значения массы системы(~1 Гэв). В тех случаях, когда самая энергичная частица в задней полусфе­ ре — протон, распределение недостающих масс сконцентрировано вблизи кинематически разрешенного предела.

Если протон — единственная частица, летящая назад, множест­ венность пионов оказывается почти независящей от недостающей массы (рис. 9.14, а), тогда как в остальных случаях наблюдается сильная зависимость nch от Мх (рис. 9.14, б).

§9.5. АСИММЕТРИЯ ЗАРЯДОВ

Вгл. 7 мы уже отмечали, что существует сохранение первичной частицы после взаимодействия в яр-, Кр- и рр-реакциях. Это озна­

Рис. 9.15. Распределение dQldx, иллюстрирующее инер­ цию зарядов.

В работе [45] при 16 Гэвіс и в работе [42] при 40 Гэв!с в ярстолкновенияX изучалось распределение зарядов, которое пока­ зывает существование инерции зарядов.

324

нулю. Для последней реакции dQ/dx меняет знак при х = 0. Это означает, что природа первичной частицы сказывается до л; = 0.

Распределение dQ/dx показано на рис. 9.15 для я+р-и я ~р- столкновений [45] при 16 Гэв/с.

§ 9.6. К И Н ЕМ АТИ ЧЕСКИ Е ЭФ Ф ЕК ТЫ В УГЛО ВЫ Х Р А СП РЕД ЕЛ ЕН И ЯХ

Вэтом параграфе рассмотрены некоторые эффекты, связанные

свлиянием кинематики на вид функций распределения зенитных и азимутальных углов. К числу таких кинематических эффектов может быть отнесен случай, когда в С-системе после столкновения частиц их разлет происходит не коллинеарно направлению движения сталкивающихся частиц, а относительно некоторой другой оси,

составляющей угол Ѳс направлением движения первичной частицы. На вдаваясь пока в причины, приводящие к повороту оси разлета вторичных частиц, рассмотрим, как скажется такой поворот на угловых распределениях вторичных частиц.

Рассмотрим два случая. Первый случай — когда после столкно­ вения образуется одна возбужденная система, имеющая большой угловой момент. Вторичные частицы разлетаются из этой системы с большой анизотропией, симметрично относительно некоторой оси,

повернутой на угол Ѳк направлению движения первичной частицы. Второй случай — когда в результате столкновения образуются два объекта, имеющие большие поперечные импульсы и разлетаю­

щиеся в противоположные стороны под углом Ѳ к первоначальному направлению движения. Такими объектами могут быть два файербола (двухфайербольная модель) или любые другие две частицы, распадающиеся впоследствии на значительное число вторичных частиц.

Заметим, что в обоих случаях зенитное угловое распределение

к значительным эффектам азимутальной анизотропии, несколько различным в этих двух случаях.

Указанные эффекты рассматривались в целом ряде работ [46— 51), в результате чего были получены азимутальные и зенитные угловые распределения и проанализирована зависимость угловых

распределений от углов Эйлера Ѳ, ср, ф, характеризующих поворот оси разлета вторичных частиц.

325

9.6.1. Модель одной возбужденной системы.

(Метод расчета)

Для получения кинематических характеристик на основе модели одной возбужденной системы рассмотрим три системы координат: 1) лабораторная (х, у, z) (L); 2) система центра масс сталкивающихся частиц или система покоя возбужденной системы (х*, у*, z*) (С); 3) система, повернутая относительно системы центра масс на углы Эйлера xT,y T, z T, (Г-система). Угол <р мы положим равным нулю.

Функция углового распределения задана в Г-системе и имеет вид

Функция распределения частиц по углам в этой системе координат будет иметь вид

f (Ѳ*, ф*) dQ*dq>* А [sin Ѳsin Ѳ* sin (ф -f ф*) -f

326

Переход из С-системы в L-систему определяется преобразо­ ванием

рость системы центра масс, а ß* — скорость вторичных частиц в этой системе. Законы преобразования углов в этом случае буд} вид:

(tg0*/2--=vc tg Ѳ;

I Ф* = Ф-

для функции углового распределения в /.-системе, получим выра­ жение

/ (Ѳ, ф) сЮdq>= А 4ус [sin Ѳ2ус tg Ѳsin (ф -f ф) -f

Азимутальное угловое распределение. Проинтегрируем угловое распределение в /.-системе / (Ѳ, ф) dOdcp по углу 0 от 0 до 90°.

Получим азимутальное угловое распределение Ф (ф)

Для углов поворота 0, равных 0, 30, 90°Ф (ф) построено на рис. 9.16. При отсутствии поворота (0 = 0) угловое распределение по ази­

мутальным углам изотропно. С увеличением угла поворота Ѳ воз­ растает анизотропия по ф.

327

Как видно из аналитического выражения для Ф (ф), азимуталь­ ные угловые распределения не зависят от энергии первичных частиц (от ус).

Из формулы для распределения азимутальных углов Ф (ср) вид­

но, что существенной зависимости от угла поворота ф нет, так как он входит в сумму с азимутальным углом ср и приводит только к па­ раллельному смещению распределения вдоль оси ср (измене­ нию начала отсчета углов ср). Так как на опыте можно фиксировать только одну ось z, определяе­

я2я

Распределение парных углов / (е) показано на рис. 9.17 для углов поворота Ѳ, равных 0, 30, 90°. Это распределение не зависит

от угла ф. Как видно из рис. 9.17, с ростом угла поворота Ѳ резко возрастает анизотропия по гі}. Распределение парных углов, как и азимутальное угловое распределение, не зависит от энергии пер­

является однозначной функцией угла поворота Ѳ. Разность А = = / (е = 180°) — / (е = 90°) в зависимости от угла Ѳизображена на

328