ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 102

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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,.

Ы

 

 

 

 

 

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 и3 ^ 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 фбу = <і?ф б > у ф б , где Ф0) — 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 І.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

с — 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