М. Э. Сэдлер, для Коллаборации Crystal Ball

Оригинал доступен по ссылке cnr2.kent.edu

Физический факультет, Абилинский христианский университет, Абилин, Техас 79699 США.

(Получено: 31 октября 2001 года)

Последний уточненный вариант исследований пион-нуклонной перезарядки, выполненных при помощи детектора Crystal Ball в Брукхейвенской национальной лаборатории. Представленные данные являются абсолютным перепадом поперечного сечения при 150-350 MэВ/c. Запланированный эксперимент даст еще более точные расчеты импульсов.

1 Введение

Результаты дифференциального сечения, представленные здесь для πp→π0n, были получены в 1998 году новой Коллаборацией Crystal Ball1 на сильнофокусирующем синхротроне (AGS) в Брукхейвенской национальной лаборатории. Эти данные дополнят данные по дифференциальному сечению для π±p→π±p и данные аналитической мощности для всех трех реакций 1) для изучения изоспиновой инвариантности в πN-системе, 2) для определения более подходящей нечетной по изоспину длины рассеяния s-волн, 3) для экстраполирования амплитуды рассеяния в нефизической области (например, для определения πN σ-уравнения) и 4) для более точного определения константы связи πNN, расщепления масс резонанса P33 (1232) и различия масс верхнего и нижнего кварков.

2 Обсуждение результатов

Описание Crystal Ball, другой экспериментальной установки, и методов анализа включено в труды предыдущей ПРОГРАММЫ [1, 2]. Новые данные о перезарядке с 150 до 350 МэВ/с будут примерно с тем же количеством размещенных опорных точек, но будут высшего качества. Одновременно измеряется полное угловое распределение, сокращая систематические ошибки, связанные с использованием гамма-спектрометра нейтральных мезонов в различных позициях. Экспериментальное исследование энергии и направления фотонов от πU распада исключает потребность в нейтронных детекторах, используемых в большинстве предыдущих экспериментов. Точное определение абсолютной эффективности обнаружения нейтронов была проблемой при подобных исследованиях.

В последнее время внимание уделялось оценке систематических ошибок, которые влияют на результаты наших вычислений. Принятие гипотезы для обнаружения π0 для заданного угла достигнуто благодаря моделированию GEANT ответного воздействия πp→π0n с помощью методов Монте-Карло. Фотоны π0 распада проходят в Crystal Ball через жидкую водородная мишень, стенки и опоры мишени, лучевую трубку и VETO-сцинтиллятор. Фотон может преобразоваться в любом из них и может привести к тому, что энергия будет откладываться в VETO-систему, чтобы не допустить событие. Оценка данного эффекта требует точного определения пороговой реакции в VETO-счетчиках, которые использовались для того, чтобы не допустить события заряженных частиц.

Рисунок 1: Предварительные результаты при 296,5 МэВ/с по сравнению с существующими данными по близким по значению импульсам. Для данных Crystal Ball включены только статистические ошибки.

Другими значительными эффектами при малых импульсах являются распад, потеря энергии и многократное рассеяние πлуча. Направленная передача Монте-Карло была разработана для определения таких эффектов, как 1) распад пионов на мюоны, которые могут пройти времяпролетные срезы, используемые для определения доли пионов, попавших в цель (эффект нескольких процентов), 2) фактический средний импульс луча в центре цели, и 3) доля луча, которая удовлетворяет критерию траектории через счетчики лучей, но не попадает в цель из-за многократного рассеивания в воздухе и в частицах луча.

Была также проведена систематическая калибровка импульса луча, что стало возможным благодаря энергетическому разрешению Crystal Ball. Общий коэффициент усиления был скорректирован как для данных, так и для событий Монте Карло, с целью получить верную инвариантную массу для π0. Импульс центрального луча для данных был скорректирован для получения той же массы недостающего нейтрона, что и в Монте-Карло. В большинстве случаев этот метод приводил к снижению ранее сообщенных импульсов примерно на 2 МэВ/с.

Предварительные данные при 296,5 МэВ/с показаны на рисунке 1. Решение GWU SM99 [3] с фазовым сдвигом очень хорошо согласуется с этими данными во всем угловом диапазоне, как и ожидалось. В амплитуде рассеяния доминирует хорошо известный резонанс Δ (1232). Также показано данные [4-7] близких импульсов. Предварительные результаты на пяти импульсах ниже и на одном импульсе выше Δ (1232) показаны на рисунке 2.

Рисунок 2: Предварительные результаты по импульсам, которые ниже и выше Δ резонансов.

Необходима более тонкая цель для применения этих измерений к импульсам, меньшим по значению. Также необходимы другие модификации, такие как размещение счетчика внутреннего луча ближе к цели, чтобы уменьшить потери из-за многократного рассеяния. Эксперимент [8] был одобрен на BNL AGS для проведения данных исследований.

Благодарность: Работа выполнена при частичной поддержке Министерства энергетики США, NSF, NSERC, Министерства науки России и Volkswagen Stiftung.

Список литературы

[1] М.Э. Сэдлер Проц. Седьмой Межд. Конф., О мезон-нуклонной физике и структуре нуклона, πN Newsletter 13, 123 (1997).
[2] М.Э. Сэдлер Проц.  Восьмой Межд. Конф., О мезон-нуклонной физике и структуре нуклона, πN Newsletter 15, 25 (1999).
[3] Р.А. Арднт и др., Phys. Rev. C52, 2120 (1985). Представленные решения PWA были получены от http://gwdac.phys.gwu.edu/.
[4] Р.Ф. Дженефски и др, Nucl. Phys. A290, 407 (1977).
[5] ФО. Борхердинг, науч. труды UCLA (1982).
[6] Дж.К. Комиско и др., Phys. Rev. D12, 738 (1973).
[7] У. Баер и др., Nucl. Inst. And Meth. 134, 449 (1976).
[8] Исследование AGS 958, Дж. Комфорт и М. Сэдлер, содокладчики, 20 октября 2000 года.