ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
ченными |
для этих двух случаев. Расчет величин іЕ^ІЕлу |
в этих |
случаях |
аналогичен расчету для распада на две частицы. |
|
Зависимость величины (Ем/Елу от массы изобары при распаде' |
||
изобары на три и четыре частицы (нуклон и два или три |
я-мезона)< |
приведена на рис. 7.8. При расчете, как и ранее, предполагалось,.
1ЕЫ
|
|
|
|
|
3 |
4 |
1 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
Рис. 7.7. Зависимость сред |
Рис. |
7.8. |
Зависимость |
отношения энергии |
||||||
него |
отношения |
энергии |
нуклона к энергии я-мезона от |
массы изоба |
||||||
нуклона к энергии пиона от |
ры при распаде |
ее: а) |
на три частицы, б) |
на |
||||||
массы изобары при |
распаде |
четыре |
частицы. Заштрихованная область |
— |
||||||
изобары на две |
частицы. |
|||||||||
возможные |
[значения ( E N / E J ) . |
Прямая |
ли |
|||||||
Прямая линия и пунктир — |
||||||||||
ния и |
пунктир — экспериментальные данные- |
|||||||||
экспериментальный |
резуль |
|||||||||
|
|
и |
полоса |
ошибки . |
|
|
||||
тат с |
полосой ошибки . |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
что энергетический спектр адронов имеет степенной вид с показа телем у — З. На рисунке приведен также верхний предел экспе риментального значения величины <.Е^/ЕЛ}. Из сравнения экспе риментальных данных с результатами расчета следует, что есла высокоэнергичные пионы образуются при распаде тяжелой изо бары на нуклон и несколько я-мезонов, то масса этой изобары, должна превышать 2,5—3 массы нуклона, как и в случае распада, изобары на две частицы.
Наряду с прямым распадом изобары на нуклон и несколькопионов был рассмотрен каскадный распад изобар. Из общих кине матических соображений можно ожидать, что для каскадного рас пада результаты расчета не должны сильно отличаться от случая, прямого распада. Был рассмотрен конкретный случай распада изо бары с массой 1924 Мэв на я-мезон и изобару с массой 1236 Мэв,. которая в свою очередь распадается на нуклон и я-мезон. Как и. ранее, требовалось, чтобы энергия одного из я-мезонов, возник-
ших при распаде, превышала заданную величину. Для каскадного распада изобары с массой 1924 Мае получено (ENIEny = 1,03. Эта величина практически совпадает с расчетом для случая пря мого распада изобары на нуклон и два пиона (см. рис. 7.8, а).
4.2. Средний перпендикулярный импульс пионов
Рассмотрим, какой перпендикулярный импульс должны полу чать высокоэнергичиые пионы, если они возникают при распаде изобар. В случае распада изобары на
нуклон и один л-мезон
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<Рх> |
= $Р*sine*п(в*) |
dQ\ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где р* — импульс пиона |
в |
системе |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
координат, |
|
связанной |
с |
изобарой, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
a p_i — перпендикулярный |
импульс |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
относительно |
направления |
|
полета |
||||||||
|
|
|
|
|
|
изобары. |
При изотропном |
распаде |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
изобары |
|
п (9*) dQ* = |
|
(1 /я ) sin 9* d0*, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
и если изобара движется по направ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
лению |
движения |
первичной |
части |
||||||||
|
|
|
|
|
|
цы, |
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ff^ |
|
: |
• |
<P±> |
= |
p,\sm*Q'de\=^rp'. |
|
|
|
(7.12) |
|||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
; |
|
г |
з |
|
В этом случае, зная из эксперимен |
|||||||||||
Рис. |
7.9. Зависимость среднего |
та <j5j_„o>, |
можно |
определить |
р* и, |
||||||||||||
перпендикулярного |
импульса |
следовательно, массу |
изобары. |
||||||||||||||
л-мезона |
от |
массы изобары. |
При |
|
регистрации |
ионизационных |
|||||||||||
1 — изотропный распад изоба |
|
||||||||||||||||
ры на две |
частицы, |
2 — на три |
толчков |
и |
электромагнитных |
каска |
|||||||||||
и |
3 — на четыре |
частицы. |
|
дов отбираются события, |
когда я°-ме- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
зоны |
получают большую долю |
энер |
|||||||||
гии, чем |
в среднем. С точки |
зрения изобарного механизма это оз |
|||||||||||||||
начает, что |
в экспериментальных |
данных |
преимущественно |
пред |
|||||||||||||
ставлены |
случаи, |
когда |
я°-мезоны, |
возникающие |
при |
распаде |
|||||||||||
изобар, вылетают по направлению движения первичного |
нуклона. |
||||||||||||||||
В отобранных событиях |
угловое распределение |
пионов |
в системе |
координат, связанной с изобарой, уже не будет изотропным.
Для того чтобы учесть это обстоятельство, был проведен соот ветствующий анализ. Оказалось, что наложение требования, что бы в лабораторной системе координат энергия я;-мезона превышала заданную величину, мало меняет результат, полученный по фор муле (7.12). Результаты расчета <^j.> для распада изобары на ну клон и пион для разных масс изобары приведены на рис. 7.9 (кри вая 1).
Многочисленные экспериментальные данные о генерации вы сокоэнергичных у-квантов, полученные при помощи фотоэмуль сий, показывают, что средний перпендикулярный импульс высоко энергичных пионов (р±У ^ 0,4 Гэв/с. По нашим данным перпен дикулярный импульс наиболее энергичного л"-мезона, родившего ся во взаимодействии, </?j_„°> = 0,38 + 0,06 Гэв/с. Поэтому из рис. 7.9 следует, что изобарную модель можно согласовать с экспериментальными данными только в том случае, если масса изобары не превышает 1,5—2 масс нуклона.
Аналогичный расчет был проведен для распада изобары на три и четыре частицы. В частности, был рассмотрен случай, когда в системе координат, связанной с изобарой, энергетически выделен ный я-мезон имеет максимальный импульс. Это требование пред ставляется естественным, так как на эксперименте отбираются события, когда энергия я°-мезона превосходит определенную ве личину. Для этого он должен иметь большую энергию и в системе изобары.
Результаты расчета для случаев, когда при распаде изобары возникают два (кривая 2) и три (кривая 3) л-мезона, также при ведены на рис. 7.9. Из рисунка видно, что во всех рассмотренных случаях для согласования с экспериментом масса изобары не долж на превышать 2тп-
Нужно отметить, что в эксперименте (р±„°У определяется от носительно направления движения первичной частицы. Если наи более энергичные пионы образуются в результате распада изобар, то р± является суммой векторов перпендикулярного импульса л-мезона относительно направления движения изобары и перпен дикулярного импульса изобары относительно направления дви жения первичной частицы. Поэтому из экспериментального значе ния </?_|_л°> можно получить только максимальную оценку р*, а из рис. 7.9 — максимальную оценку массы изобары (Ми3 ^ 2/тгдг).
В то же время, как было показано ранее (см. § 4.1), для согла сования экспериментальной величины (Ен/Еп > с результатами рас чета необходимо, чтобы масса изобары превышала (2,5-ь-З) тп^. Отсюда следует, что экспериментальные данные об отношении энергий нуклона и наиболее энергичного я-мезона и о среднем перпендикулярном импульсе этого мезона противоречат предпо ложению о том, что высокоэнергичные пионы образуются при изо тропном распаде изобар, в результате которого возникают три или меньшее число я-мезонов.
4.3.Особенности спектра пионов в файербольно-изобарной модели
Вмодели, рассматривающей рождение пионов в результате распада файербола и изобары, спектр рождения пионов должен иметь характерную особенность. Рассмотрим ее.
Если в результате взаимодействия всегда образуются файербол, медленно движущийся в системе центра инерции, и изобара,
уносящая значительную часть энергии первичной частицы, то средняя энергия пионов от распада файерболов в лабораторной системе координат (Ефбу = <і?ф б > у ф б , где (ЕФ0) — средняя энергия пионов от распада файербола в системе файербола, уф о —
лоренц-фактор файербола |
в |
лабораторной |
системе |
координат. |
|||||
Средняя |
энергия пионов от распада изобары |
(Е„3у |
= (Епз) |
у„3 , |
|||||
где <і?из> — |
средняя энергия пиона от распада изобары в системе |
||||||||
изобары, |
у п з |
— лоренц-фактор |
изобары в лабораторной системе |
||||||
координат. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из экспериментальных |
данных, |
полученных |
в работе |
[162], |
|||||
<£фб> = |
(4 -4- 5) • 108 эе. Величину |
<-Епз > можно |
оценить следую |
щим образом. Экспериментальные данные, полученные при изу
чении генерации высокоэнергичных у-квантов в космических |
лу |
|||||||
чах, показывают, |
что |
средний |
перпендикулярный |
импульс |
||||
наиболее |
энергичного я°-мезоиа |
</>_L> ~ |
4-108 эв/с. Поскольку |
|||||
</?j_> « |
р*, |
где р* |
— импульс пиона в системе координат, свя |
|||||
занной с изобарой, то р* « |
5 - Ю 8 |
эв/с и, |
соответственно, |
<2?пз > |
~ |
|||
л; 5-108 |
38 ^ |
(Ефо). |
Из |
соотношения |
<#и8 > ~ <^іб> |
следует, |
что отношение средних энергий я-мезонов, образующихся при изотропном распаде изобары и файербола в лабораторной системе
координат, определяется отношением |
лоренц-факторов изобары |
||
и файербола. |
|
|
|
Если считать, что изобара уносит |
^ |
80% энергии первичной |
|
частицы, независимо от ее энергии, |
то лоренц-фактор изобары |
||
Тиз ~ Тої |
г Д е То — лоренц-фактор |
первичного нуклона. Для |
|
файербола |
уфб ~ у'о* (в § 1 показано, что |
это следует из независи |
мости коэффициента неупругости от энергии). Поэтому отношение
средних энергий пионов, образующихся |
при распаде изобары, |
|
и пионов, возникающих при распаде файербола, |
||
<Диз> = |
<<І3 >ТІ.З _ |
у. |
<£фб> |
< Я ф б П ф б |
° ' |
т.е. увеличивается с ростом энергии первичных нуклонов. Перейдем к количественным оценкам. Лоренц-фактор изобары
с массой |
Мцз, получающей |
80% |
энергии |
первичной |
частицы, |
|||
?пз = 0,8у0 (яглгШиз). |
Если |
М„3 = |
2mN, то у„а = 0,4у0 - |
К |
при |
|||
меру, при |
энергии |
первичного |
нуклона |
2 - 10 1 1 эв |
упз |
^ |
80. |
Лоренц-фактор файербола можно определить из эксперименталь
ных данных [162]. |
При энергии л ; 2 - Ю 1 1 |
эв |
уфв |
~ 1,2ус ?к 12 |
(ус — лоренц-фактор |
системы центра инерции |
сталкивающихся |
||
нуклонов). Отсюда |
получаем, что при Е0 = |
2 - Ю 1 1 |
эв |
|
< Я и 8 > / < Я ф б > ~ Тиз/ТФб « |
7. |
|
|
Таким образом, даже при таких относительно малых энергиях первичных протонов энергия изобарных пионов в несколько раз