11Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
СПЕКТАТОРЫ ИЗ УГЛЕРОДНОЙ МИШЕНИ В СС-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯХ ПРИ ИМПУЛЬСЕ 4,2 АГЭВ/с
Н. Халдоров, М. У. Султанов, Б. Имомов, И. Эгамбердиев, А. Шодиев, Ж. Пармонов
Самаркандский государственный архитектурно-строительный институт
С. Юлдашев
Самаркандский государственный университет
АННОТАЦИЯ
Обсуждается механизм образование спектаторных нуклонов из ядра снаряда в СС -взаимодействиях. Проведены теоретические расчеты по импульсно-угловым характеристикам испарительных нуклонов из ядра-снаряда, которые важны при решении проблемы выделения частиц-спектаторов. Рассмотрены особенности испарительных нуклонов для выделения их из экспериментальных распределений.
Ключевые слова: импульс, спектатор, протон, мишень, распределение, нуклон.
ABSTRACT
The mechanism of formation of spectator nucleons from a projectile nucleus in CC-interactions is discussed. We performed theoretical calculations for momentum-angular characteristics of the nucleons evaporated from the projectile nucleus, which are important for solution of the problem of identification of spectator-particles. Specific features of the evaporated nucleons in terms of their identification from experimental distributions were considered.
Keywords: momentum, spectator, proton, target, distribution, nucleon.
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с современным представлением о механизма столкновения релятивистских ядер с ядром-мишенью играет существенную роль частицы-спектаторы и частицы-участники, которые должны различаться между собой. Поэтому для выделения частиц-спектаторов в экспериментальных работах используются разные критерии отбора, которые
Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
основаны на их угловых и импульсных распределениях. При этом в результате столкновения релятивистских ядер частицы-спектаторы образуются как из ядер-мишени, так и из ядер - снарядов.
С этой целью нами были проведены теоретические расчеты, которые важны при решении проблемы выделения частиц-спектаторов, а именно,испарительных нуклонов из ядра-снаряда.
ЛИТЕРАТУРА И МЕТОДОЛОГИЯ
В частности, проведены расчеты импульсно-угловых характеристик испарительных нуклонов из ядра-снаряда. Рассматриваются также найденные расчетным способом особенности испарительных нуклонов с целью их выделения из экспериментальных распределений, получаемых при изучении ядерных взаимодействий [1].
Две стадии ядерного взаимодействия
Как уже известно, что взаимодействие налетающего ядра с ядром-мишенью разделяют на две стадии.
В первой стадии реализуется процесс сильного взаимодействия в ядре-мишени, к которой относят множественное образование частиц. После акта сильного взаимодействия ядро приобретает угловой момент, становится пространственно-деформированным, возбуждается. Образование
испарительных и стриппинговых частиц относят ко второй стадии взаимодействия (более длительной по времени, чем первая). Деформированное ядро претерпевает ряд превращений, переходя в состояние с меньшим значением энергии ядра.
Для второй стадии взаимодействия характерен процесс испускания нуклонов из возбужденного ядра, т.е. "испарение" нуклонов (и, возможно, фрагментов ядра). В собственной системе ядра импульсы испарительных нуклонов составляют меньше 300 МэВ [2]. Но так как сохранившееся ядро (рассматриваем ядро-снаряд) продолжает свое движение, то на импульсы испарительных нуклонов накладывается "переносное" движение ядра-снаряда.
В системе регистрирующего прибора заряженные испарительные частицы из ядра - снаряда оставят следы в узком конусе вперед вокруг направления пучка. Однако в число частиц, летящих в узком конусе вперед, помимо испарительных частиц ядра - снаряда дают вклад и частицы от других процессов.
Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
Для легкого ядра, каким является ядро углерода, доминирующим является акт сильного взаимодействия. Если он произошел в рамках периферического механизма (с возможным небольшим разрушением ядра-снаряда), то он будет сопровождаться процессом испарения нуклонов из этого ядра. Для конкретной реакции СС при импульсе 4,2 ГэВ/с на нуклон согласно экспериментальным оценкам [2] характерна небольшая энергия возбуждения порядка 100 МэВ на все ядро углерода. Механизм каскадного взаимодействия (от первой стадии взаимодействия) начинает заметно проявляться сопровождаемый энергией возбуждения легких ядер более 150 МэВ [3].
Для условий небольшого возбуждения ядра-снаряда углерода и проводятся расчеты по нахождению зависимости угол-импульс испарительных нуклонов от ядра-снаряда в лабораторной системе.
В число частиц в узком конусе вперед в лабораторной системе могут давать вклад также нуклоны и пионы из акта сильного взаимодействия, т.е. от первой стадии взаимодействия (см., например, [4-5]).
Из всех процессов, ведущих к появлению частиц в узком конусе вперед, будем рассматривать только вклад от процесса испарения ядра-снаряда в распределение частиц-спектаторов. Для этого надо перевести испарительные частицы из системы ядра-снаряда в лабораторную систему и провести анализ получаемых зависимостей угол-импульс.
Рассмотрение характеристик испарительных нуклонов из ядра-снаряда делается на примере взаимодействия ядер углерода с импульсом 4,2 ГэВ/с на нуклон с ядрами углерода, так как эти реакции широко изучаются в Международной коллаборации по анализу взаимодействий релятивистских ядер углерода с водородом и углеродом.
Выбор для анализа частиц из ядра-снаряда обусловлен экспериментальными условиями. Протоны от ядра-мишени с импульсом меньше 150 МэВ/с в пропановой камере не видны. Частицы испарения от ядра-снаряда в лабораторной системе измеряются практически все. Это дает возможность анализа в эксперименте их импульсного распределения, что соответствует в системе ядра-снаряда анализу распределения, начиная примерно с 20-40 МэВ/с.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Зависимость угол - импульс для нуклонов - спектаторов
Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
Для получения зависимости угла от импульса для испарительных нуклонов ядра - снаряда (протонов и нейтронов) в лабораторной системе было использовано кинематическое соотношение Лоренца. Кинетические характеристики испарительных частиц из системы, в которой покоится ядро-снаряд, были переведены в систему, в которой ядро углерода движется с импульсом 4,2 ГэВ/с на нуклон.
Расчеты с учетом импульсного спектра испарительных нуклонов показали, что в области меньше 140 МэВ/с находится около 94 % испарительных нуклонов, от 140 до 170 МэВ/с - около 4 % и от 170 до 240 МэВ/с -2 % испарительных нуклонов ядра-снаряда. Более подробные данные о соответствии граничных величин импульсов испарительных нуклонов ядра-снаряда, их максимальных углах и вклада (вероятности) испарительных нуклонов внутри граничных кривых приведены в таблице 1.
Таблица 1.Граничные величины для импульса и энергии
испарительных нуклонов.
Рисп(р), ГэВ/с Еисп(р); ГэВ Доля, % Границы, ГэВ/с Угол, Градус
0,100 0,0053 79 3,85-4,79 1,33
0,110 0,0064 84,18 3,81-4,84 1,47
0,120 0,0076 88,27 3,77-4,90 1,60
0,130 0,0090 91,48 3,73-4,95 1,73
0,140 0,0104 93,85 3,69-5,00 1,87
0,150 0,0119 95,64 3.65-5,00* 2,00
0,160 0,0135 96,93 3,61-5,11 2,13
0,170 0,0153 97,91 3,57-5,17 2,27
0,180 0,0171 98,56 3,53-5,22 2,40
0,190 0,0185 99,04 3,49-5,28 2,53
0,200 0,0201 99,38 3,46-5,33 2,67
0,210 0,0232J 99,57 3,42-5,39 2,80
0,220 0,0254 99,73 3,38-5,45 2,93
0,230 0,0278 99,86 3,35-5,51 3,07
0,240 0,0302 99,95 3,31-5,56 3,20
0,250 0,0327 100 3,28-5,62 3,33
0,300 0,0468 100 3,11-5,92 4,00
Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
В первых двух колонках таблицы приведены границы обрезания (по импульсу и по кинетической энергии) спектра испарительных нуклонов в системе покоя ядра-снаряда (предполагая, что угловое распределение нуклонов испарения в этой системе изотропно). В третьей колонке приведена нарастающая доля (вероятность) нуклонов испарения от ядра-снаряда с импульсом меньше, чем указаны границы в первой колонке. В четвертой и пятой колонках приведены импульсные и угловые границы для испарительных нуклонов ядра-снаряда в лабораторной системе для соответствующих границ этих нуклонов в системе покоя ядра-снаряда.
Из таблицы видно, что если ограничиться импульсом испарительных нуклонов величиной 170 МэВ/с в системе покоя ядра-снаряда (что соответствует 98 % всех нуклонов испарения от ядра-снаряда для импульса налетающего ядра углерода 4,2 ГэВ/с на нуклон), то практически все импульсы нуклонов испарения от ядра-снаряда в лабораторной системе будут ограничены областью 3,6-5,2 ГэВ/с и имееть угловое распределение меньше 2,3 градуса относительно направления пучка.
В экспериментальных работах для выделения заряженных частиц-спектаторов использовались близкие величины углового ограничения: в работе [6] - угол меньше 3 градусов, в работе [7] - угол 2,4 градуса,
в работе [8] - угол 2,5 градуса. В этих работах импульс налетающего ядра-снаряда был от 4,1 до 4,5 ГэВ/с на нуклон, что совпадает со значением 4,2 ГэВ/с на нуклон в данной работе. Хорошее согласие расчетных величин ограничения по углу с приведенными выше экспериментальными данными по углу может рассматриваться как подтверждение правильности предположении, использованных в модельных расчетах по процессу испарения нуклонов из ядра углерода, а также , возможно, свидетельствовать о доминирующей роли испарительных процессов как источника нуклонов, движущихся в узком конусе вперед вдоль направления ядра - снаряда при данном импульсе пучка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведенные выше экспериментальные данные относятся к облучениям в пучках углерода или другого легкого ядра. В реакциях от налетающего дейтрона ситуация другая. Узкий конус для нуклонов - спектаторов несколько
Academic Research in Educational Sciences VOLUME 3 | ISSUE 1 | 2022
ISSN: 2181-1385 Scientific Journal Impact Factor (SJIF): 5.723 Directory Indexing of International Research Journals-CiteFactor: 0.89
DOI: 10.24412/2181-1385-2022-1-312-317
шире и 98 % испарительных нуклонов имеют угол меньше 5 градусов при импульсе дейтронов 1,7 ГэВ/с на нуклон [8]. В районе импульса дейтрона 12 ГэВ/с на нуклон угол для отбора нуклонов - спектаторов составил 2,5 градуса
[9].
На основе выполненных работ и сделанных расчетов по конкретной реакции СС-взаимодействия при импульсе 4,2 ГэВ/с на нуклон можно заключит:
-проведен подробный анализ Р(0) зависимости испарительных нуклонов из ядра-снаряда для СС-взаимодействий при импульсе 4,2 АГэВ/с.
-дана оценки вероятности выхода испарительных нуклонов и показано, что испарительные нуклоны в основном (с вероятностью 94%) образуются с импульсом 140 МэВ/с и с углом вылета 0<20 в лабораторной системе отсчета. Также получены экспериментальные данные по изменению величин импульса и соответствующего ему угла испарения нуклона-спектатора;
-результаты экспериментальных расчетов позволяют с хороший точностью оценить долю выделения испарительных частиц при введение различных критериев их отбора.
REFERENCES
1. Беляков В.А., Богданович E. Сообщение ОИЯИ, Р1-96-238, Дубна, 1996. =30
2. Беляков В.А., Богданович Е. Сообщение ОИЯИ, Р1-95-516, Дубна, 1995 ==17
3. Le Coûter K. Proc. Phys. Soc, 1950, v.63, p. 498==26
4. Карабова M. и др. ЯФ, 1979, т.29, с.117.=31
5. Банник Б.П. и др. Сообщение ОИЯИ,Р-13055, Дубна, 1980=35
6. Бекмирзаев Р.Н. и др. Сообщение ОИЯИ, Р1-84-70, Дубна, 1984=36
7. Батюня Б.В. и др. Сообщение ОИЯИ, Р1-87-340, Дубна, 1987=37
8. Бекмирзаев Р.Н., Олимов К., Султанов М.У. Нодиров Г.Ю., Юлдашев Б.С. Теоретический расчет кинематических характеристик нуклонов-спектаторов из возбужденного ядра-мишени углерода. Доклады Академии наук Республики Узбекистан. 3-2012. Стр.27-31
9. Султанов М.У.,Усаров А.А., Тухтаев У.У., Кодиров А.А., Яхшибоев К.Х., Нурмуродов Л.Т. Влияние центральности столкновений к образованию заряженных пионов и протонов в dC-взаимодействиях при импульсе 4,2 ГэВ/с. СамГУ, Научный вестник, 2020 г. №1(119), стр. 112-116.
