Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
энергии. Поскольку процесс поляризации легко управляем, оказывается
возможным свободно маневрировать энергией частиц, временем поляризации, а
также изменять ориентацию спина в соответствии с требованием эксперимента
и, в частности, переходить от поперечной поляризации к продольной. Тем
самым открылись новые возможности для физических экспериментов с
поляризованными частицами.
а. Резонансная деполяризация. Высокопрецизионное измерение энергии
пучка в накопителе. Этот метод [59, 60] основан на точном измерении
частоты прецессии спина с помощью резонансной деполяризации пучка
электронов. Действительно, как уже отмечалось,
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 921
частота прецессии спина й0 вокруг ведущего магнитного поля связана с
энергией частицы соотношением:
й0 = "о(1+~Г7), (101)
где у - Е1тсг - релятивистский фактор, а со0-релятивистская циклотронная
частота со0 = ecHJE. При этом предполагается, что произведено усреднение
по быстрым бетатронным колебаниям. Син-хротронные (медленные) колебания
энергии частицы вблизи среднего значения у0 с частотой (ov приводят к
тому, что частота прецессии спина оказывается модулированной, вследствие
чего частотный спектр прецессии спина обладает основной частотой й0 и
смещенными боковыми частотами
Й0 ± rc<ov, (102)
где п - целое число. В практически важных случаях, однако, эти боковые
частоты вносят экспоненциально малый вклад.
Резонансная деполяризация пучка производится с помощью деполяризатора
(токовая петля), создающего переменное продольное
магнитное поле, изменяющееся с частотой сод = (r)о(-^ У - 1) • При
выполнении условия резонанса
(йд = с°о-^- V±(r)v (103)
поляризация пучка разрушается, что и фиксируется, например, с помощью
измерения поляризации методом внутрипучкового рассеяния.
Метод резонансной деполяризации дает возможность решить задачу калибровки
энергии пучка в накопителе с точностью намного выше, чем 10-4. Это
имеет большое значение для измерения масс
частиц, участвующих в реакциях, получаемых с помощью встречных
пучков. С помощью прецизионного измерения энергии электронов и позитронов
в ИЯФ СО АН СССР были проведены эксперименты на накопительных кольцах
ВЭПП-2 по определению массы мезонов в реакциях, где распад Ф-мезона
детектировался с помощью двух заряженных я-мезонов:
е+е--> Ф-v KLK8', К8-+- я+лг.
При этом было установлено, чтоЛ/ф = (1019,4 ± 0,3) МэВ [60, 61].
В экспериментах, проведенных на накопительном кольце ВЭПП^4 с помощью
метода резонансной деполяризации, с высокой точностью была измерена масса
Г-мезона в инклюзивных реакциях е+е~-> Г + И- Л. В результате точной
калибровки энергии и обработки экспериментальных данных по кривой Брейта
- Вигнера для массы Г-мезона было получено значением Мг = (9459,7 ± 0,6)
МэВ [62].
922 ТЕРНОВ и. м.
Метод резонансной деполяризации, разработанный в ИЯФ СО АН СССР,
применялся также с успехом в экспериментах на Корнельском накопительном
кольце CESR [63], а также в DORIS (ФРГ) [64] с целью прецизионного
измерения масс Г-мезонов.
Интересный эксперимент по точному определению аномального магнитного
момента электрона и позитрона был проведен с помощью метода радиационной
поляризации на накопительном кольце ВЭПП-2 [65]. В отличие от ранее
известных измерений в этих опытах аномальные магнитные моменты частиц
измерялись в одних и тех же условиях - в одном и том же накопительном
кольце, что и давало наилучшие возможности для их сравнения.
б. Поляризованные пучки электронов и позитронов в физике высоких
энергий. В настоящее время во многих крупнейших лабораториях мира
проявляется возрастающий интерес к проведению физических экспериментов с
поляризованными пучками электронов и позитронов. Как уже отмечалось,
поперечные сечения двухчастичных реакций (рассеяние на поляризованной
мишени, роль которой играет одна из частиц во время столкновения
встречных пучков, рождение фотонов, аннигиляция) проявляют зависимость от
поляризации электронов и позитронов. В этой связи приобрели особый
интерес инклюзивные процессы, сопровождающиеся рождением адронов. С
помощью изучения реакций аннигиляции поляризованных электронов и
позитронов оказалось возможным детальное исследование электрослабых
взаимодействий и проведение прецизионных измерений для испытания
различных теоретических моделей и, в частности, стандартной калибровочной
теории Вайнберга - Салама. Эти исследования принесли много новых
интересных результатов, недоступных ранее в экспериментах с
неполяризованными частицами.
Остановимся кратко на некоторых из них, имея в виду, что полное изложение
рассматриваемых вопросов читатель может найти в монографии П. С. Исаева
[6], посвященной современным проблемам квантовой электродинамики в
области высоких энергий.
1. Струйная структура рождения адронов. В 1975 г. на накопительном
кольце SPEAR (Станфорд, США) наблюдалась струйная структура в рождении
адронов при ^--аннигиляции [66-68]. Как известно (см. [6]), в кварк-
