Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
к~ +р-+п~ +к+ +п\ (112.44)
тГ+/>->тГ+тс°+/>. (112.45)
Идея метода недостающей массы заключается в определении импульса р и массы резонанса М* (недостающая масса),
* Мы не обсуждаем здесь вопросы нестабильности протона и электрона (см. § 130).
246
Глава XIX. п-Мезопы
удовлетворяющих законам сохранения энергии и импульса двухчастичного процесса. С этой целью строится распределение числа событий N по импульсу нейтрона (протона) в с. ц. и. Если на фоне фазовой кривой (которая вычисляется на основе законов сохранения в предположении статистически равновероятного распределения всех трех частиц реакций) выявляется максимум, то это означает, что часть событий соответствует схеме двухчастичного взаимодействия:
тГ +р-+(2к)%г+п;
(112.46)
500 1000 1500 MJhtfMaB я"+|,_>(2п)
Рис.432 (1 12.47)
Здесь (2тс)ре,— пион-пионный резонанс, т. е. нестабильная частица (резонанс) с нулевым электрическим зарядом, распадающаяся на тс+- и тс_-мезоны, а (2тс)ре, — резонанс с отрицательным зарядом, распадающийся на тс~- и тс°-мезоны.
Очевидно, что для выделенных двухчастичных событий импульс нуклона pN (в с. ц. и. двухчастичного процесса) должен быть равен и противоположен импульсу резонанса
Р(2я)г1.,= —P/v-
Так как полная энергия нуклона равна
EN= Jm%cA+plc2,
а полная энергия Е реакции известна, то полная энергия (2тс)-резонанса
E(2n)p.=E-EN.
Следовательно, масса 2тс-резонанса может быть вычислена по формуле
При использовании метода эффективной массы строится распределение числа событий N непосредственно по эффек-
§ 112. Взаимодействие п-мезонов
247
N ZOO
100
О lK_I_I_I_I_L__i_I_I_I_I_I_I_I_I_l_l—A
тивной массе М\ которая вычисляется из инвариантного выражения
Обычно в это выражение подставляют значения полной энергии и полного импульса двух 2я-мезонов, относящиеся к лабораторной системе координат (где они непосредственно измеряются).
В качестве примера на рис. 432 и 433 представлены распределения N(M*), полученные соответственно для реакций (112.44) и (112.45) при импульсе первичного п"-мезона />я_=4,45 ГэВ/с*.
Из рисунка видно, что первая гистограмма распределения N(M') хорошо аппроксимируется суммой четырех кривых: фазового объема (штриховая линия), брейт-вигнеровской кривой^ Ml «780 МэВ и Г «0,15 ГэВ, брейт-вигнеровской кривой с М2» 1270 МэВ и Г «0,15 ГэВ и брейт-вигнеровской кривой с М\х 1680 МэВ и Г»0,19 ГэВ. Вторая гистограмма аппроксимируется суммой фазовой кривой и одной брейт-вигнеровской кривой с параметрами М\ х780 МэВ и Г*0,15 ГэВ.
Подобные распределения N(M*) свидетельствуют о том,
* Алексеева Е. А., Картамышев А. А., Мухин К. Н. и др. Изучение кк-рассеяния в области упругого взаимодействия из реакции np-tmtNЦ'Журн. эксперим. и теорет. физ. 1982. Т. 82. Вып. 4. С. 1007—1025.
Рис. 433
(112.49)
248
Глава XIX. п-Мезоны
что реакция (112.44) при р„- =4,45 ГэВ/с с заметной вероятностью идет через три двухпионных резонансных состояния
к~+р -» (л~я + )р)е32+л->л~+я++и; (112.50)
Ц. (тс"7с + )°е3з + И^Л"+7с++И
с эффективными массами М\, М\ и М%, а реакция (112.45) — через одно резонансное состояние с эффективной массой М\:
л~ +/>-(я~n°);eh+p^n- + я°+р. (112.51)
Отсутствие второго резонанса при М2»1270 МэВ на гистограмме реакции (112.45) означает, что соответствующий резонанс (он называется /'-резонансом) имеет изоспин Т=0, т. е. встречается только в одном зарядовом состоянии. Резонанс при М* = М\ (он называется р-резонансом) появляется в обеих рассмотренных реакциях [а также в реакции л++/>->(я + я0)рез+ +р, т. е. встречается в трех зарядовых состояниях: р~, р°, р ]. Поэтому р-резонанс имеет изоспин Т=1. Аналогичными свойствами (Т=1) обладает и g-резонанс, однако на рис. 433 он не проявился из-за недостаточной статистики.
Парциальные сечения рождения р- и /-резонансов можно определить по относительной доле событий, находящихся между фазовой и соответствующей брейт-вигнеровской кривыми. Число событий, находящихся под фазовой кривой, определяет парциальное сечение нерезонансного канала реакции.
Другие свойства резонанса можно получить при детальном исследовании событий в окрестности Мрез в с.ц.и. двух л-мезонов. По характеру угловых распределений л-мезонов были найдены спины р- и /-резонансов:
Ip=l, If = 2. (112.52)
Из схем распадов р- и /-резонансов
р±^2л, /°-»2п (112.53)
и значений спинов легко определить их Р-четность:
Рр = Р2(-1)'' = (-1)'»=-1; (112.54)
РГ = Р2(-1)'" = (-1)''= + 1, (112.55)
а также, воспользовавшись формулой (111.17), С-четность:
Ср«=-1, Cfo= + l. (112.56)
Наконец, из сопоставления схем распада (112.53) с формулой (112.39) можно получить G-четность р- и /°-резонансов:
Gp = G/o = (-l)2= + l. (112.57)
§ 112. Взаимодействие п-мезонов
249
При анализе схем распада какого-либо резонанса очень важно проверять справедливость всех без исключения законов сохранения. Покажем это на любопытном примере распада так называемого т|-резонанса, имеющего следующие характеристики: Z=0, m = 549 МэВ, /Р = (Г, Гс = 0 + , С=.+ 1, Г = 3 кэВ. Исключительная малость Г говорит о том, что т)-резонанс имеет только электромагнитные каналы распада (т«10~19с), хотя и не любые*.
