Исследования по релятивистской ядерной физике.

Руководитель темы: Алексей Борисович Курепин
— Исследование ядро-ядерных столкновений на установке ALICE на встречных пучках ускорителя LHC (CERN)

T0: Детектор Т0 имеет очень важное значение для работы всей установки ALICE. Он определяет момент времени столкновения встречных ускоренных частиц с точностью около 50 пикосекунд, что позволяет провести идентификацию вторичных частиц, рождённых в столкновении, методом времени пролёта с помощью входящего в состав установки времяпролётного детектора. Кроме того, детектор Т0 определяет с точностью около 1 см точку столкновения частиц, выделяя тем самым события, находящиеся в апертуре установки, и множественность частиц, рождаемых в столкновениях, выдавая тем самым сигналы, разрешающие регистрацию событий – триггеры эксперимента.
а) Тестирование прототипов Т0 детектора было выполнено летом 2004 года в ЦЕРНе на пионом и каонном пучке ускорителя PS. Целью данных измерений было исследование временного разрешения и амплитудного спектра в зависимости от диаметра кварцевого радиатора. Была проверена и полностью интегрирована в центральную часть установки ALICE механическая модель правой части Т0 детектора.

б) Наилучшее временное разрешение (28 пикосекунд) было достигнуто при использовании радиатора диаметром 20 мм. Этот диаметр соответствует диаметру фотокатода используемого фотоумножителя ФЭУ-187. Дополнительно было проведено тестирование быстрой электроники обеспечивающей определение точки столкновения частиц и преобразования амплитуды сигналов во время. Интегрирование механической модели было выполнено с использованием оптического волокна, высоковольтных и сигнальных кабелей реальных типов и размеров.

Аэрогель: В рамках проекта ALICE, CERN в октябре 2004 г. проведён измерительный сеанс на тестовом канале PS T10. Основной целью сеанса являлись испытания и измерения рабочих характеристик прототипа порогового черенковского детектора с радиатором на основе аэрогеля, предназначенного для работы в системе идентификации частиц (пионов, каонов и протонов) высокого импульса (HMPID). Инновационные аспекты предложенного метода состоят в использовании в конструкции детектора радиатора на основе аэрогеля с низким коэффициентом преломления n = 1.004 – 1.008, пластин-световодов с переизлучением UV-света в видимую часть спектра, а также ФЭУ на основе микроканальных пластин с пониженной чувствительностью к магнитному полю. Измерения проводились на пучке отрицательных пионов с импульсом 7 ГэВ/с. Триггерная система давала возможность сканировать узким пучком по площади и толщине аэрогеля и исследовать влияние фоновых процессов. Впервые измерен амплитудный спектр пионов для аэрогельного радиатора (толщиной 200 мм) с предельно низким коэффициентом преломления n = 1.008. Проведены сравнительные измерения амплитудных спектров, полученных с детектора для радиаторов с n = 1.05 и 1.008. Анализ результатов измерений позволит оптимизировать конструкцию детектора с целью его дальнейшего применения в ALICE HMPID RICH системе для расширения импульсного диапазона пион-каонного и каон-протонного разделения до 6.5 и 10 ГэВ/с, соответственно.

EMD: Закончена обработка экспериментальных данных по экспериментальному исследованию процесса электромагнитной диссоциации ионов Pb и получены предварительные данные по электромагнитной диссоциации ионов In. Подготовлена статья по эмиссии нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов свинца. Получены абсолютные сечения эмиссии одно, двух и трёх нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов индия.
Публикации.

“Neutron emission in electromagnetic dissociation of ultrarelativistic Pb ions” submitted to Phys.Rev.

“ALICE, Physics Performance Report vol 1” Journal Phys. J (2004)

Краткое содержание работы на следующий год.
В 2005 году для установки АЛИСЕ по детектору Т0 будут проводиться механические работы по созданию левой части детектора Т0, по производству всех кварцевых радиаторов, по созданию модулей быстрой и считывающей электроники, по развитию системы контроля и управления детектором Т0, триггерной подсистемой детектора и по разработке оптоволоконной системы лазерной калибровки детектора. Будет завершена обработка экспериментальных данных по эмиссии нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов индия.

— Исследование рождения мюонных пар и векторных мезонов при взаимодействии ядер свинца высокой энергии (NA 50)

В 2004 г. продолжалась обработка экспериментальных результатов и анализ данных о рождении чармония — J/ и ’- мезонов, а также векторных ,  и  -мезонов и мюонных пар. Проводился углубленный анализ данных измерений р-А и Pb-Pb столкновений на ускорителе SPS в CERNe с повышенной статистической точностью в улучшенных условиях без влияния взаимодействия на воздухе, т.к. мишень была помещена в вакуум. Изучена проблема нормального поглощения J/ мезонов в ядерном веществе в протон-ядерных соударениях, получена величина сечения поглощения. Получено подтверждение данных об «аномальном» подавлении выхода J/ мезонов в Pb – Pb соударениях и о зависимости подавления от центральности и от поперечного импульса J/ мезонов.
Проводился анализ спектров инвариантных масс димюонов, образующихся в столкновении протонов с ядрами с энергией 400 и 450 ГэВ, а также при столкновении ядер свинца с энергией 158 ГэВ. Изучалось поведение рождения J/ мезонов,  ‘ мезонов, димюонов из процесса Дрелла-Яна в зависимости от энергии соударения и центральности взаимодействия. Показано, что процесс Дрелла-Яна пропорционален числу соударений и поглощение в ядерном веществе при изучаемых энергиях не наблюдается. Процесс поглощения J/ мезонов в ядерном веществе исследовался в протон-ядерных соударениях и в столкновениях лёгких ионов. Получена величина сечения поглощения J/ мезонов, исследована её энергетическая зависимость. Показано, что в периферических Pb-Pb соударениях рожденные J/ мезоны испытывают нормальное ядерное поглощение. В центральных соударениях J/ мезоны испытывают добавочное поглощение – аномальное подавление, что является сигналом возможного образования кварк-глюонной плазмы либо взаимодействия в конечном состоянии с комуверами. Проведенное в 2004 г. изучение распределений J/ мезонов по поперечному моменту, зависимости подавления рождения J/ мезонов от поперечного импульса, получение эффективных температур и их зависимости от плотности энергии, достигнутой в соударении даёт дополнительную информацию о механизме процесса и о возможности перехода в новое состояние вещества – кварк-глюонную плазму.

Изучались также сечения деления ядер свинца при столкновении с ядрами при энергии 40 и 158 ГэВ.
Публикации.

Charmonium production and nuclear absorption in p-A interactions at 450 GeV European Physics Journal C33 (2004) 31

Fission cross sections of lead projectiles in Pb-nucleus interactions at 40 and 158 GeV/c per nucleon, Phys. Rev. C 69, 034904 (2004)

Results on  ‘ production in nucleus- nucleus collisions at CERN-SPS, J. Phys. G30 (2004) 1175

The production of φ, ω and ρ mesons in p, d, S and Pb induced reactions at the CERN SPS, J.Phys. G30 (2004) 277.

“Распределение по поперечному импульсу J/ мезонов, рожденных в протон-ядерных столкновениях и в столкновениях ядер свинца со свинцом”, Ядерная Физика, т.67, N3 (2004), стр.528.

Краткое содержание работы на следующий год.
Продолжение обработки и анализа полученных экспериментальных данных по рождению состояний чармония в протон-ядерных соударениях при энергии 450 ГэВ, изучение зависимости рождения чармония от поперечного момента. Анализ всей совокупности полученных данных в протон-ядерных соударениях при 400 и 450 ГэВ, а также в ядро-ядерных столкновениях при 158 и 200 ГэВ, исследование механизмов процессов и их зависимости от атомного веса взаимодействующих частиц, центральности события и от поперечного момента. Публикация статей.


Автор: Ербол Нурланов

Ербол — талантливый фотограф, зафиксировавший красоту природы и городской жизни Казахстана. Его работы придают нашим материалам визуальное великолепие.