CC BY
10
ВМУ. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2009. № 1
87
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
Модельно независимые значения брейт-вигнеровских параметров нуклонных резонансов 5ц (1535) и 5ц (1650) из экпериментальных данных по фоторождению г]-мезонов на протонах
Е. В. Баландина", Е.М. Лейкин, |Н. П. Юдин
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына (НИИЯФ МГУ), ОФВЭ. 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2.
E-mail: 11 lena@kiratoti.sitip.msu.ru
Приведены результаты феноменологического парциально-волнового анализа угловых распределений процесса 7р^-г/р, измеренных в Университете Тохоку (Япония), и полученные на их основе модельно независимые оценки брейт-вигнеровских параметров нуклонных резонансов 5ц (1535) и 5ц (1650). PACS: 13.60Le, 14.20Gk.
Ключевые слова: фоторождение, т/-мезон, нуклонный резонанс. Статья поступила 02.04.2008, подписана в печать 22.09.2008.
Эта статья продолжает цикл работ, выполненных с целью получения из экспериментальных данных по фоторождению ^-мезонов на протонах модельно независимых оценок брейт-вигнеровских характеристик ряда нуклонных резонансов [1, 3].
За последние примерно полтора десятилетия в ряде лабораторий Европы, США и Японии была существенно усовершенствована техника получения интенсивных пучков 7-излучения. Использование схем монохромо-тизации значительно расширило возможности экспериментальных исследований, улучшилось качество и повысилась точность экспериментальных данных. Основные результаты по фоторождению ^-мезонов на протонах, полученные в Майнце [4], Гренобле [5, 6], Бонне [7, 8], Джефферсоновской лаборатории [9], были использованы в ряде теоретических работ с целью определения на основе разнообразных моделей1 значений параметров большого числа нуклонных резонансов с массами вплоть до 2.5 ГэВ. К сожалению, результаты этих работ сильно различаются между собой и не могут рассматриваться как достоверные оценки даже таких величин, как энергии Wf! и полные ширины Гд нуклонных резонансов.
Для получения модельно независимых оценок брейт-вигнеровских параметров нуклонных резонансов мы использовали феноменологический анализ, основанный целиком на стандартных статистических процедурах. Анализ состоит из двух этапов. Первый этап основан на парциально-волновом анализе угловых распределений экспериментальных наблюдаемых (дифференциальных сечений процесса 7р^г)р, асимметрии на пучке линейно-поляризованного 7-излучения и асимметрии на поляризованной протонной мишени), который представляет собой энергетически независимый анализ с использованием непараметрических моделей, что обеспечивает проверку статистических гипотез и получение достоверных величин вклада в изучаемый процесс различных парциальных волн. Второй этап основан на использовании для определения характеристик нуклонных резонансов брейт-вигнеровской параметризации. Существенным моментом является процедура проверки статистических гипотез при определении наиболее достоверных оценок
параметров резонансов. В работе [14] эта программа была реализована на материале экспериментальных данных, полученных сотрудничеством СИААЬ в интервале энергий 7-квантов £7(Г) 714(1490)^1100(1716) МэВ (Ш — энергия в системе центра масс). Успешному выделению брейт-вигнеровских параметров трех нуклонных резонансов способствовало удачное разбиение авторами работы исследованной области энергий 7-квантов на интервалы шириной по Ш в пределах нескольких десятков МэВ, что позволило достаточно детально восстановить форму брейт-вигнеровских кривых. К сожалению, чрезвычайно широкие интервалы энергий AW не позволили
Таблица 1 Значения коэффициентов ао, а\, а-2 для угловых распределений работы [15]
(х2 — величина х~квадрат на одну степень свободы)
Е,, МэВ х2 ао ах а2
718 0.5 3.55±0.12 0.17±0.21 ^0.08±0.27
744 4.78 4.22±0.33 0.04±0.5 —1.41±0.71
755 0.3 3.86±0.04 —0.14±0.06 ^0.06±0.08
768 0.57 3.62±0.05 ^0.02±0.08 —0.42±0.11
785 0.43 3.30±0.04 —0.14±0.06 ^0.19±0.09
799 0.9 3.07±0.05 ^0.08±0.07 ^0.29±0.01
814 0.98 2.69±0.06 ^0.02±0.08 ^0.23±0.12
835 0.44 2.35±0.04 ^0.01±0.05 ^0.16±0.08
848 0.87 2.17±0.06 0.3 ±0.08 ^0.05±0.12
867 0.37 1.80±0.03 —0.15±0.04 0.01±0.05
890 0.65 1.53±0.04 -0.11 ±0.04 ^0.12±0.07
919 0.37 1.10±0.02 ^0.21±0.03 ^0.04±0.04
957 0.7 0.68±0.02 —0.17±0.03 ^0.04±0.04
1002 0.5 0.46±0.02 —0.15±0.02 -0.11±0.03
1049 0.45 0.37±0.02 ^0.07±0.02 ^0.13±0.04
1080 0.24 0.38±0.02 ^0.02±0.02 ^0.17±0.03
1109 0.13 0.37±0.01 0.07±0.01 ^0.17±0.02
1142 0.17 0.36±0.01 0.09±0.01 ^0.17±0.02
1 В том числе модели с эффективным лагранжианом [10], кварковые модели [11], изобарные модели [12], дисперсионные
соотношения [13] и др.
88
ВМУ. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ. 2009. № 1
использовать для этой цели результаты работ [8] и [9]. В настоящей работе использованы данные о фоторождении т/-мезонов на протонах в интервале энергий Е1 = 0.7-1.15 ГэВ, полученные в Университете Тохоку (Сендай) [15], на основе которых удалось реализовать программу определения модельно независимых оценок двух резонансов 5ц(1535) и 5ц(1650).
В табл. 1 приведены результаты первого этапа феноменологического анализа результатов работы [15], полученные способом, подробно описанным в работе [1, фор-
ао, мкбн/ср 4
3 2 1
а<1, мкбн/ср 0.4 0.2 0 0.2 0.4
6*2, МКбн/ср 0.5
0
-0.5 -1.0 -1.5 -2.0
800 900 1000 1100 Еу, МэВ
мула (1)]. Как и в предыдущих анализах, в разложении по парциальным волнам (по полиномам Лежандра) удовлетворительное описание угловых распределений согласно статистическим критериям х2/и и достигалось при использовании линейной модели с сохранением в разложении в ряд трех первых членов ао, а\ и а:2, которые содержатся в табл. 1. На рисунке приведено сравнение энергетического поведения коэффициентов щ, полученных в результате анализа данных [15] (треугольники) и [5] (квадраты).
- т т" • * р »
- :: 'II 1 11
II * ^ _ „. Т X ^
Зависимость коэффициентов регрессии ао, а\й2 от энергии 7-квантов Е1\ треугольники — результаты анализа
работы [15], квадраты — работы [5]
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ
89
Таблица 2
Модельно независимые брейт-вигнеровские параметры нуклонного резонанса Sii( 1535) (ßr,N =0.55, =0.35)
Источник данных [5] [15]
ДГ, МэВ 1490-1603 1492-1597
Л1/2, 10~3/л/ГэВ WR, МэВ Tr, МэВ 99.23 ± 1.01 1538.62 ±0.69 163.0 ±4.09 97.55 ±2.15 1539.01 ± 1.23 154.46 ±8.16
1.29 3.8
Таблица 3
Модельно независимые брейт-вигнеровские параметры нуклонного резонанса Sii( 1535) (ßr,N =0.55, =0.35) и S„ (1650) (ßnN = 0.08, ßwN = 0.77)
Источник данных [5] [15]
ДГ, МэВ 1490-1676 1492-1688
Л1/2, 10~3/л/ГэВ 101.44 ± 2.37 98.94 ±4.76
Si 1(1535) W/1, МЭВ 1538.06 ± 1.12 1538.29 ± 1.78
Tr, МэВ 163.27 ±6.45 153.74 ± 11.6
Л1/2, 10~3/л/ГэВ 36.2 ±5.8 30.18 ± 11.88
S„ (1650) WR, МЭВ 1636.58 ± 1.4 1635.55 ±4.83
Tr, МэВ 78.24 ± 11.2 71.41 ±28.34
хЧр 1.30 3.59
Анализ данных [15] был проведен при 18 значениях энергий 7-квантов Е~ в инервале 718 ч- 1142 МэВ. Для получения модельно независимых оценок брейт-виг-неровских параметров нуклонных резонансов без обращения к каким-либо теоретическим моделям на основе исключительно статистических методов использована процедура работы [14]. Благодаря разбиению исследованной области энергии на интервалы по W шириной в несколько десятков МэВ удалось выделить брейт-виг-
неровские параметры резонансов 5ц (1535) и 5ц (1650), которые, как видно из табл. 2 и 3 (где /3 — вероятности распада резонансов по различным каналам, W — энергия в СЦМ), в пределах точности эксперимента совпадают с результатами, полученными в работе [14].
Списож литературы
1. Баландина Е.В., Лейкин ЕМ., Юдин Н.П. // Ядерная физика. 2002. 65. С. 1755.
2. Баландина Е.В., Лейкин ЕМ., Юдин Н.П. // Ядерная физика. 2004. 67. С. 1403.
3. Баландина Е.В., Лейкин ЕМ., Юдин Н.П. // Ядерная физика. 2006. 69. С. 1338.
4. Krusche В., Ahrens J., Anton G. et al. // Phys. Rev. Lett. 1995. 74. P. 3736; Phys. Rev. Lett. 1995. 75. P. 3023.
5. Renard F., Anghinolfi M., Bartalini O. et al. // Phys. Lett. B. 2002. 528. P. 215.
6. Rebreyend D. et al. // http://gwdac.phys.gwu.edu.
7. Soezueer L. et al. // http://gwdac.phys.gwu.edu.
8. Crede V., Bartholomy O., Anisovich A.V. et al. // Phys. Rev. Lett. 2005. 94. P. 012004.
9. Dugger M., Ritchie B.G., Ball J. et al. 11 Phys. Rev. Lett. 2002. 89. P. 222002.
10. Benmerrouche M., Mukh.opadh.yay N.C., Zhang J.F. // Phys. Rev. D. 1995. 51. P. 3237; Mukhopadhyay N.C., Mathur N. // Phys. Lett. 1998. 444. P. 7; Davidson R.M., Mathur N.. Mukhopadhyay N.C. // Phys. Rev. C. 2000. 62. P. 058201.
11. Saghai В., Li Zh. 11 Eur. Phys. J. A. 2001. 11. P. 217.
12. Chiang W-T., Yang S.N., Tiator L„ Drechsel D. 11 Nucl. Phys. A. 2002. 700. P. 429; Chiang W-T., Yang S.N., Tiator L. et al. // Phys. Rev. C. 2003. 68. P. 045202.
13. Aznauryan I.G. 11 Phys. Rev. C. 2003. 68. P. 065204.
14. Balandina E.V., Leikin E.M., Yudin N.P. // nucl-th 0705.1501.
15. Nakabayashi Т., Fukasawa П., Hashimoto R. et al. // Phys. Rev. C. 2006. 74. P. 035202.
Yudin Николай Прокофьевич — к. ф.-м. п., доцент, доцент.
Model independent Breit-Wigner parameters of nucleon resonances Su (1535) and Su( 1650) from experimental data on //-photoproduction on proton
E. V. Balandina ' , E.M. Leikin, | N. P. Yudin]
Department of High Energy Experimental Physics, Skobeltsyn Research Institute of Nuclear Physics, Moscow State University, Moscow 119991, Russia. E-mail: 11 lena@kiraton.sinp.msu.ru.
The results of the phenomenological partial-wave analysis of the angular distribution for the process 7p —► rjp measured at Laboratory of Nuclear Science (Tohoku University, Japan) are given. Model independent Breit-Wigner parameters of nucleon resonances Si i( 1535) and Si i( 1650) are obtained.
PACS: 13.60Le, 14.20Gk.
Keywords: photoproduction, i/-meson, nucleon resonance. Received 2 April 2008.
English version: Moscow University Physics Bulletin 1(2009)
Сведения об авторах
1. Баландина Елена Викторовна — тел.: 939-35-68, e-mail: lena@kiraton.sinp.rnsu.ru.
2. Лейкин Евгений Моисеевич — д. ф.-м. п., вед. научн. сотр.; тел.: 939 23 95, e-mail: leikin@sinp.msu.ru.
