А.Д.Коваленко , В.В. Глаголев, Н.М. Пискунов

1. Изучение поляризационных явленийи спиновых эффектов на ускорительном комплексе Нуклотрон-M ОИЯИ тема: 02-1-1097-2010/2015 ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УНИВЕРСИТЕТ П. Й. ШАФАРИКА, КОШИЦЕ, СЛОВАКИЯ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ САН, КОШИЦЕ А.Д.Коваленко, В.В. Глаголев, Н.М. Пискунов Г.Мартинска, Й. Урбан Я. Мушински

2. Измерениереакции перезарядки np  pnс помощью пучка дейтронов (проект СТРЕЛА) S.N. Basilev, Yu.P. Bushujev, V.V. Glagolev, S.A. Dolgiy, D.A. Kirillov. N.V. Kostyaeva, A.D. Kovalenko, A.N. Livanov, P.K. Manyakov, G. Martinská,J. Mušinský, N.M. Piskunov, A.a. Povtoreiko, P.A. Rukoyatkin, R.A. Shindin, I.M. Sitnik, V.M. Slepnev, I.V. Slepnev, J. Urbán Joint Institute for Nuclear research, 141980 Dubna, Moscow region, Russia P.J. Šafárik University, Jesenná 5, Košice, Slovak Republic Institute of experimental Physics, Watsonova 47, Košice, Slovak Republic 2

3. АННОТАЦИЯ Обсуждается отношение дифференциальных поперечных сечений перезарядки на дейтроне и нуклоне в области малых переданных импульсов с целью оценки спин-зависящей части np  pn перезарядки. Оценка этой части была сделана на основе данных реакции dp  (pp)n при импульсе 1.75 AГэВ/c с помощью установки СТРЕЛА на Нуклотроне. Полученное отношение сечений свидетельствует о преобладающем вкладе спин-зависящей части амплитуды np  pn рассеяния. 3

4. Содержание • Введение • Формализм • Экспериментальная установка STRELA • Экспериментальные результаты • Заключение

5. ВВЕДЕНИЕ  Возможность использования зарядово- обменных процессов на неполяризованном дейтроне для извлечения информации по амплитуде элементарной np  pnперезарядки обсуждалась в ряде работ.  Математический формалисм основан на идеях Померанчука, Мигдалаи Чу в 1951-1955 гг. I. Pomeranchuk, Sov. JETF 21, 1113 (1951) G.F. Chew, Phys. Rev. 84, 710 (1951) А.Б. Мигдал, ЖЭТФ, Т.28, 3 (1955) 5

6. ВВЕДЕНИЕ Дейтрон является слабосвязанной системой из нейтрона и протона. Это позволяет применять к рассмотрению взаимодействий на дейтроне импульсное приближение.  Элементарная реакция перезарядкинейтрона на протоне np  pnи реакция перезарядки дейтрона на протоне- мишени dp  (pp)nв простейшом видеизображена на следующем рисунке.

7. введение сравнение: np →pn и dp →(pp)n Пустые кружки представляют нейтрон и сплошные протон, pt -протон – мишени, вертикальные стрелки- направления спинов нуклонов. В случае: а) возможны оба направления спина протона b) в силу принципа Паули процесс может идти только с переворотом спина. Дейтрон действует как спиновый фильтр.

8. ФОРМАЛИЗМ • Математический формализм разработаный Дином основан на справедливости импульсного приближения • N.W. Dean, Phys. Rev. D5, 1661(1972) and D5, 2832(1972) • Дифференциальное сечение элементарной • pn npперезарядкиможет быть представлено • в виде суммыспин-независящей(SI) & • спин-зависящей (SD) частей: • (d/dt)nppn=(d/dt)SInp→pn +(d/dt)SDnp→pn

9. ФОРМАЛИЗМ • При нулевой передачеt|=0 из-затого, чтоFd (0)=1, дифференциальное поперечное сечение будет иметь следующий вид • (d/dt)dp (pp)n = 2/3(d/dt)SDnp→pn • Реакция перезарядки неполяризованного дейтронана неполяризованном протоне -мишенипри нулевой передаче импульса и рассеянии вперед определяется спин-зависящей частью реакции перезарядкиnppn.

10. ФОРМАЛИЗМ • Чтобы извлечь информацию мы сравниваем наши экспериментальные данные (дифференциальное сечение перезарядкиdp  (pp)n при t=0) и np  pn (сечение перезарядкипри t=0) при той же энергии, доступной в литературе.

11. Экспериментальная установкаСТРЕЛА • Экспериментальная установка СТРЕЛА предназначена для исследования зарядово-обменных процессов во взаимодействиях дейтронов с протонами в области энергий выше 1 ГэВ в ЛФВЭ на Нуклотроне. • В эксперименте требуется наблюдать события dp-взаимодействия с вылетом из мишени двух протонов с близкими импульсами (pp1 pp2  (1/2)pd) в переднем направлении, т.е. при малых переданных импульсах. Таким образом реализируются необходимые условия формализма Дина.

12. Экспериментальная установкаСТРЕЛА Установка представляет собой одноплечевой магнитный спектрометр, основными элементами которого являются:  блоки дрейфовых камер в качестве координатных детекторов,  электроника считывания информации,  сцинтилляционные счётчики используемые для запуска установки, анализирующий магнит. Последняя версия установки использованная в сеансе- март 2014- показана на следующем рисунке. .

13. Экспериментальная установка СТРЕЛА Сцинтиляционные счетчики – S1, S2 Дрейфовые камеры – DC1-DC4 Размер рабочей области - 125 x 125 mm2 (DC1,DC2) 250 x 250 mm2 (DC3,DC4) Плоскости дрейфовых камер - DC1, DC3 – 8 (4y, 4x) DC2 - 4 (4x) DC4 - 4 (2y, 2x) Общее время дрейфа ~ 450 ns Длина дрейфового промежутка (все камеры) – r = 21 cm M – анализирующий магнит Mагнитное поле – B = 0,85 T T - мишень Более подробные технические детали в: V.V. Glagolev et al.: PTE, 2013,pp.20-31

14. First Second Third Fourth 0.1 ns Lateral resolution drift chambers Drift time from one signal wire

15. Экспериментальная установка СТРЕЛА • Использовались- полиэтиленовая и углеродная мишени. • Размеры мишени были определены по углеродному эквиваленту. Эффект на водороде был получен путем CH2 и C вычитания. • Для оценки фоновых условий и влияния углеродной мишени использовались программа моделирования GEANTдля проведениячастиц через установку и реальные события из 1-м водородной пузырьковой камеры.

16. Экспериментальные результаты CH2 C СH2-C p1 + p2, ГэВ/с p1 + p2, ГэВ/с STRELA, pd= 3,5 ГэВ/сGEANT+ HBC, pd = 3.3 ГэВ/с

17. Экспериментальные результаты 171 10 000 p1 vs p2, ГэВ/с STRELA, pd= 3,5 ГэВ/с p1 vs p2, ГэВ/с GEANT+ HBC, pd= 3,3 ГэВ/с

18. Экспериментальные результаты Полученное дифференциальное распределение dN/dt реакции dp(pp)n было аппроксимировано экспоненциальной функцией. Экстраполяция кt=0 дала значение : dN/dt|t=0= (435.6±6.8)exp((440.9±5.8)*t), что соответствует d/dt|t=0=30.56±0.48 mb/(GeV/c)2 t, (ГэВ/с)2 18

19. Экспериментальные результаты Поперечное сечение было рассчитано с помощью соотношения , где l – длина мишени n- плотность ядер H /cm-3 N0 – число триггеров Nint – число взаимодействий  - шаг гистрограммы Количество триггеров было исправлено на: - примесь в пучке - эффективность дрейфовых камер

20. Экспериментальные результаты • Для определения дифференциального сеченияdσ/dt|t=0 • реакции перезарядкиnp→pnбыли использованы данные • G.Bizard et al: Nuclear Physics B85(1975) 14-30 • J.Bystricky, F.Lehar: Nucleon-Nucleon Scattering data, editors H. Behrens and G. Ebel, Fachinformationszentrum Karlsruhe,1978 Edition,N 11-1, p.521 • Экспоненциальный фит • этих значений дал для • нашего импульса 1.75 ГэВ/с • (dσ / dt)|t = 0 = • 48,0 ± 0.2 mb/(GeV/c)2 20

21. Экспериментальные результаты Отношение Rnp дифференциальных сечений для рассеяния вперед (перезарядка) на дейтроне dp  (pp)nи реакции элементарной перезарядки np pnравно : . Из измеренногонами сечения (d/dt)dp  (pp)nt=0 = 30,56 ± 0,48 мб/(ГэВ/с)2 и сечения (d/dt)np  pn t=0 = 48 ± 0,2 мб/(ГэВ/с)2 получаем значение Rnp = 0,637 ± 0,010 21

22. Экспериментальные результаты При нулевом переданном импульсе tотношение Rnp можнозаписать как и, соответственно, доля спин-независящей части сечения реакции упругой np  pn перезарядки равна перезарядкаполностью спин-зависящая

23. ЗАКЛЮЧЕНИЕ • Определено дифференциальное сечение реакции перезарядки (d/dt)dp (pp)n  t=0= 30,56 ± 0,48 мб/(ГэВ/с)2 • Полученное значение отношения Rnp=0,637± 0,010 свидетельствует о преобладающем вкладе спин-зависящей части амплитуды np  pnрассеяния. • На основании полученных результатов, желательно в 2015 г.выполнить эксперимент при более высокой энергии.

24. Спасибо за внимание