Барионная спектроскопия с использованием пучков

Барионная спектроскопия с использованием пучков

Эксперименты в ИТЭФ

Серия экспериментов по измерению параметров поворота спина А и R была продолжена во второй резонансной области пион-нуклонного рассеяния на -мезонном канале ускорителя ИТЭФ. Измерения осуществлялись учеными и инженерами ПИЯФ в сотрудничестве с физиками Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), Москва. Подобные измерения позволяют устранить дискретные неоднозначности, присущие процедуре парциально-волнового анализа пион-нуклонного рассеяния при отсутствии измерений параметров А и R, и поэтому являются ключевыми экспериментами во всей программе изучения упругого ^р-рассеяния. Планирование этих экспериментов осуществлялось с учётом результатов парциально-волновых анализов, существовавших к началу измерений.

Для измерения параметров поворота спина А и R необходимо создать поляризованную протонную мишень специального типа  с вектором поляризации протонов, лежащим в горизонтальной плоскости,  и протонного поляриметра для измерения асимметрии вторичного рассеяния протонов отдачи на ядрах вещества-анализатора с известной анализирующей способностью. Поляризованная протонная мишень (см. рис. 2) была спроектирована и изготовлена физиками Лаборатории мезонной физики и Лаборатории поляризационных

ПИЯФ специально для подобных измерений и позволяла регистрировать рассеявшиеся пионы и протоны отдачи в широком диапазоне углов. Материал мишени пропандиол C₃O₂H₈ с добавкой Cr^V заморожен до 0.6 К с помощью рефрижератора, использующего испарение ³Не, требуемое магнитное поле в 2.5 Тл создавалось парой сверхпроводящих катушек Гельмгольца. Достигаемое значение поляризации составляет 70%.

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3. На различных стадиях эксперимента использовались два разных типа поляриметров. В одном случае это был многопластинчатый поляриметр, на основе оптических искровых камер с графитовыми электродами, специальная телевизионная система была разработана для съема информации в этом варианте. Другой поляриметр содержал один толстый графитовый блок (36,5 г/см²) с двумя пакетами магнитострикционных искровых камер (впереди и позади этого блока) для детектирования протона отдачи до и после вторичного рассеяния. Были выполнены специальные измерения анализирующей способности протон – углеродного рассеяния во всём диапазоне энергий образующихся протонов отдачи.

Параметры поворота спина А, R для упругого ^р- и ⁺р-рассеяния были измерены в ИТЭФ при трех значениях импульса налетающих -мезонов: 1000, 1430 и 1620 МэВ/с. Один из наиболее впечатляющих результатов  тот факт, что экспериментально измеренные угловые зависимости параметра А хорошо согласуются с предсказаниями парциально-волнового анализа (ПВА), выполненного группой физиков из Университета им. Джорджа Вашингтона (США), и противоречат анализам КН и CMU-LBL. Поскольку все характеристики N-резонансов, представленные в таблицах Review of Particle Physics, получены как раз на базе анализов КН и CMU-LBL, которые представляются не вполне корректными в свете последних экспериментальных данных, необходим пересмотр и уточнение этих фундаментальных констант с помощью проведения нового парциально-волнового анализа.

На -мезонном канале синхротрона ИТЭФ выполнены также измерения поляризационного параметра P при импульсах 800, 1780, 1940 и 2070 МэВ/с в диапазоне углов от 150 до 170 в системе центра масс (в области минимумов сечения). В этом диапазоне углов измерения до сих пор никем не проводились из-за очень малой величины дифференциального сечения. При импульсе 800 МэВ/с измеренные значения параметра Р находятся в согласии с предсказаниями последнего парциально-волнового анализа SP-06, выполненного группой из Университета им. Джорджа Вашингтона, однако в области вокруг 2000 МэВ/с соотношение между величинами Р, измеренными в эксперименте и полученными в ПВА, ведёт себя нестабильно.

На p-мезонном канале 322 синхротрона У-10 ИТЭФ, имеющем высокое импульсное разрешение (лучше 0,1%), реализуется новый эксперимент «ЭПЕКУР» по поиску экзотического барионного резонанса – нестранного члена антидекуплета «пентакварков» Р₁₁ с ожидаемой массой около 1700 МэВ. С этой целью исследуются реакции p^-р ® p^-р и p^-р ® КL. Эксперимент выполняется сканированием инвариантной массы p^-р-системы в диапазоне 1620-1770 МэВ; соответствующий интервал импульсов налетающих пионов составляет 900–1200 МэВ/с. Такое сканирование осуществляется путём изменения импульса налетающих

пионов с шагом около 1 МэВ/c при точности измерения величины импульса 0,08% (т.е. лучше,

чем 1 МэВ в терминах инвариантной массы) в магнито-оптическом канале c помощью многопроволочных пропорциональных камер, расположенных в первом и во втором фокусах