Каскадна параметризація розподілу за множинністю в непружних взаємодіях в інтервалі енергій в с.ц.м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 518.5+531.2

Каскадна параметризація розподілу за множинністю в непружних - та - взаємодіях в інтервалі енергій в с.ц.м. ГЕВ

01.04.16 - физика атомного ядра, элементарных частиц и высоких энергий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Косенко Сергій Ілліч

Одеса 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському національному політехнічному університеті Міністерства освіти і науки України

Захист відбудеться “ 18 ” січня 2002 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.06 в Одеському національному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1

Автореферат розісланий “ 18 ” грудня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Шевчук В.Г.

заряджений двокаскадний адрон

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Після виявлення тонкої структури розподілів за множинністю в непружних pp- та e+e-- зіткненнях проблема розподілів вторинних частинок за множинністю при зіткненні частинок високих енергій привертає сьогодні надзвичайну увагу як експериментаторів, так й теоретиків. З відкриттям асимптотичної свободи квантової хромодинаміки (теорії сильних взаємодій) були закладені теоретичні основи доки ще феноменологічної партонної моделі і відкрито шлях до використання теорії збурювань для пружних й непружних адронних процесів з великими передачами імпульсу, де роль партонів грають кварки і глюони. З іншого боку, самі цікаві явища - полонення кольорових об'єктів, формування адронних спектрів - зв'язані з непертурбативними ефектами адронних процесів з малими передачами імпульсу, а точніше, зі складною структурою вакууму КХД, наповненого флуктуаціями глюонного поля. Однак, безсумнівно, і те, що як у пертурбативному, так й в непертурбативному випадках, на кінцевій стадії необхідно враховувати перетворення кварків і глюонов в адрони, що спостерігаються. Але, на жаль, поки не представляється можливим витягти однозначний рецепт цього переходу з КХД, оскільки в даний час невідомі розв'язки проблеми конфайнменту кварків, хоча теоретичні розрахунки на решітках дозволяють припускати, що ця властивість закладена в лагранжіані КХД.

Проте, розподіли партонів та адронів на феноменологічному рівні виявляються дуже схожими. Це навіть стало причиною появи гіпотези про локальну партон-адронну дуальність, яка зводить проблему до простого перенормування розподілів, що не змінює їхньої форми. У цій ситуації дослідження партонної стадії процесу набуває вирішального значення, оскільки саме нею в значній мірі визначаються кінцеві характеристики адронів, що народжуються в непружних процесах при високих енергіях.

Актуальність теми. Для з'ясування динаміки процесів і розв'язання проблеми адронізації першорядну роль грає розподіл непружних подій за числом народжуваних в них частинок (чи, як кажуть, розподіл вторинних частинок за множинністю). Якщо до цього додати, що у вищих наближеннях теорії збурювань квантова хромодинаміка на партонному рівні здатна передбачати дуже тонкі особливості розподілів за множинністю, які зберігають основні якісні риси й для адронних розподілів, то стає безперечною актуальність розв'язання проблеми розподілів вторинних частинок при зіткненнях адронів високих енергій.

При експериментальному вивченні каскадних процесів множинного народження частинок важливою є задача розділення частинок у струменях в малих областях простору. В зв'язку з цим становить інтерес розробка нових типів детекторів важких заряджених частинок.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з держбюджетною науково-дослідною роботою "Вивчення розподiлу за множиннiстю вторинних частинок в адрон-ядерних та багатонуклонних взаємодiях при високих енергіях" (№ державної реєстрації 0197U008966) відповідно до програми науково-дослідних робіт Міністерства освіти і науки України "Взаємодія електромагнітного випромінювання та потоків заряджених частинок з речовиною"; науково-дослідною роботою "Розробка високороздільного просторово-часового індивідуального дозиметра-спектро-метра нейтронного випромінювання на базі ЦМД-структур” Комплексної програми по науково-технічній підтримці експлуатації ЗАЕС рамкового договору № 69/183 і планами науково-дослідної роботи кафедри теоретичної та експериментальної ядерної фізики ОНПУ на 1997-2000 рр.

При виконанні цих науково-дослідних робіт роль автора дисертації полягала в розробці узагальненої двокаскадної моделі розмноження вторинних частинок з багатомірною функцією відгуку середовища; експериментальній перевірці розробленої моделі множинного народження заряджених частинок у непружних зіткненнях адронів високих енергій, проведенні розрахунків проходження важких заряджених часток через тонкі магнітні плівки.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є побудова і дослідження стохастичної моделі множинного народження заряджених частинок у непружних адрон-адронних зіткненнях при високих енергіях.

Для досягнення мети необхідно було вирішити такі задачі:

- розробити узагальнену двокаскадну модель розмноження з багатомірною функцією відгуку середовища;

- розробити модель статистики множинного народження заряджених частинок у непружних зіткненнях адронів високих енергій, у якій процес реєстрації кінцевих адронів описується двома генетично зв'язаними йомовірнісними каскадами, що відповідають стадіям стохастичного народження партонів та адронів;

- проаналізувати експериментальні розподіли за множинністю заряджених часток у непружнихpp- й pp- взаємодіях у всьому діапазоні ISR- і -енергій аж до доступних зараз енергій Fermilab Tevatron Collider (s=1800 ГеВ) і фітувати їх за допомогою розробленої моделі статистики множинного народження заряджених частинок;

- провести порівняльний аналіз алгебраїчних моментів теоретичних та експериментальних розподілів за множинністю заряджених частинок у непружнихpp- і pp- взаємодіях в інтервалі енергій у с.ц.м. s=201800 ГеВ;

- розробити теоретичні основи створення детектора важких заряджених частинок на основі магнітних плівок з циліндричними магнітними доменами.

Об'єкт дослідження - непружні pp- і pp- зіткнення при високих енергіях.

Предмет дослідження - процеси множинного народження адронів у непружнихpp- і pp- взаємодіях при високих енергіях.

Методи дослідження:

- теорія марковських (у загальному випадку, неоднорідних) процесів, що гілкуються, для побудови твірних функцій двокаскадного розподілу заряджених частинок за множинністю;

- обчислювальні методи для комп'ютерного моделювання процесів стохастичного народження адронів у непружнихpp- і pp- взаємодіях при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 ТеВ)

- методи комп'ютерного моделювання для розрахунків проходження важких заряджених частинок через тонкі магнітні плівки.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що

1. Розроблений принципово новий ймовірнісно-стохастичний підхід до розв'язання задачі множинного народження адронів у непружнихpp- і pp- взаємодіях при високих енергіях.

2. На основі запропонованого ймовірнісно-стохастичного підходу у фізиці високих енергій вперше визначені:

- тип статистики розподілу множинного народження кінцевих адронів, який природно описує так званий “ефект плеча”, тобто тонку структуру експериментальних розподілів вторинних частинок за множинністю, що з'являється при енергіях зіткнень протонів вище s=900 Гев;

- характер асимптотичної поведінки вільних параметрів двокаскадного розподілу заряджених частинок за множинністю.

3. Спрогнозовано поведінку статистики множинного народження кінцевих адронів в експериментах по непружному зіткненню протонів при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 Тев), проведення яких планується в 2005 році в ЦЕРН, Женева.

4. Вперше теоретично показана можливість створення детектора важких заряджених частинок, основним елементом якого є інтегральна схема на циліндричних магнітних доменах.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що

- параметри розподілу вторинних частинок за множинністю дозволяють оцінити релевантну кількість мініструменів адронів, вивчення яких при високих енергіях є однією з головних задач на всіх найбільших прискорювачах, зокрема, для планованих експериментів на великому адронному коллайдері (LHC, s=14 Тев);

- врахування передбаченої поведінки статистики множинного народження кінцевих адронів в експериментах по непружному зіткненню протонів при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 Тев) дозволяє цілеспрямовано підвищити точність експериментальних даних, що, у свою чергу, може істотно підвищити точність ряду найважливіших інклюзивних характеристик адронних взаємодій, починаючи від топологічних перетинів й до так званих кумулянтних осциляцій;

- фізичні принципи й методологія розробленого ймовірнісно-стохас-тичного підходу можуть бути використані для розв'язання ряду найважливіших задач фізики високих енергій, зокрема, для визначення статистики адронів у лептонних, напівлептонних і ядро-ядерних взаємодіях, а також широкого кола задач ядерної фізики, зокрема, нейтринної фізики та ядерної спектрометрії;

- отримані оцінки перегрітої області поблизу треку важкої зарядженої частинки, що проходить через тонку металеву плівку, можуть бути покладені в основу розробки нового класу просторово-часових спектрометрів важких заряджених частинок.

Особистий внесок здобувача. Всі результати, що становлять основний зміст дисертації, отримані особисто автором, а саме:

- розробка нового підходу до побудови типу статистики множинного народження заряджених частинок у непружних зіткненнях адронів високих енергій;

- побудова узагальненої двокаскадної моделі розмноження з багатомірною функцією відгуку середовища;

- побудова статистичної моделі множинного народження заряджених частинок у непружних зіткненнях адронів високих енергій, яка описує процес реєстрації кінцевих адронів двома генетично зв'язаними ймовірнісними каскадами, що відповідають стадіям стохастичного утворення партонів і народження адронів;

- верифікація моделі статистики множинного народження заряджених частинок на основі експериментальних розподілів за множинністю заряджених частинок у непружнихpp- і pp- взаємодіях у всьому діапазоні ISR- і -енергій аж до доступних зараз енергій Fermilab Tevatron Collider (s=1800 ГеВ);

- прогнозування поведінки статистики множинного народження кінцевих адронів в експериментах по непружному зіткненню протонів при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 Тев);

- побудова моделі процесу проходження важких заряджених частинок через тонкі плівки і здійснення теплофізичного розрахунку перегрітої області;

- розробка алгоритмів і програм для моделювання і проведення всіх розрахунків на ПЕОМ.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідалися та обговорені на 32 COSPAR Scientific Assambly (Nagoya, Japon, 1998), XXIX Intern. Symposium on Multiparticle Dynamics, (Providence, USA, 1999), 19 and 20 International Conferences "Nuclear Tracks in Solids" (Besancon, France, 1998; Portoros, Slovenia, 2000), International Conference “Suppersymmetry and Quantum Field Theory” (Ukraine, Kharkov, 2000), Щорічній науковій конференції Наукового центра "Інститут ядерних досліджень" НАН України (Київ, 2001), International Conference "Quantum Electrodynamics and Statistical Physics" (Ukraine, Kharkov, 2001), наукових семінарах Інституту теоретичної та експериментальної фізики РАН (Москва, 1999 р.), Фізичного інституту ім. Лебедєва РАН (Москва, 1999 р.), Інституту теоретичної фізики Національного наукового центра ХФТІ (Харків, 2000).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи викладені в 10 наукових публікаціях, в тому числі в 5 статтях у фахових наукових журналах, 1 препринті і 4 тезах доповідей міжнародних конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків і списку літератури. Загальний обсяг дисертації - 112 сторінок машинописного тексту, включаючи 1 таблицю і 22 рис.; список літературних джерел містить 102 найменування цитованої літератури.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність, наукова і практична значущість роботи, формулюються мета і задачі дисертації, викладаються основні положення і результати, що виносяться на захист.

В першому розділі викладені теоретичні й експериментальні основи множинного народження адронів в фізиці високих енергій. Показано, що в квантовій хромодинаміці процеси множинного народження вторинних частинок обумовлені взаємодією кварків і глюонів, що призводять до народження нових кварків і глюонів, з яких, зрештою, формуються кінцеві адрони. При цьому теоретичний опис множинного народження діаграмною мовою виявляється різним для лептонних й адронних взаємодій, наприклад, для е+е- і hh-процесів. В першому випадку основними виявляються діаграми деревного типу (bremsshtralung), коли еволюція починається із сильно віртуального партона, а в другому - послідовність драбинних діаграм мультипериферічного типу, де віртуальності малі. У той же час спільність цих процесів виявляється при розгляді струн, що натягаються між кольоровими зарядами в процесі взаємодії (модель Лунда (Phys. Lett. B 94 (1980) 211; Phys.Rep. 97 (1983) 33), дуальна топологічна модель Капели із співавт. (Phys. Lett. B 81 (1979) 68), або модель кварк-глюонних струн Кайдалова і Тер-Мартиросяна (Phys. Lett. B 117 (1982) 247; ЯФ 39 (1984) 979, 40 (1984) 135). Розподіли частинок за множинністю в цих моделях найчастіше не зводяться до якого-небудь розподілу відомого типу, а є своєрідним “накладенням” таких розподілів. Наприклад, мультипериферічна модель з однією “драбиною” приводить до пуассонівського розподілу центрів народження частинок (резонансів, файрболів, кластерів, кланів, центрів утворення і т.д.). Тоді кінцевий розподіл виходить шляхом згортки пуассонівського розподілу джерел з розподілом їх при розпаді. Тому що в стохастичній моделі центрів утворення адронів розподіл частинок за множинністю в одному центрі підпорядковується пуассонівському розподілу, то згортка двох пуассонівських розподілів приводить до складового розподілу Пуассона, або, що те ж саме, до розподілу Неймана типу А. Якщо в кластерній моделі випадкове число адронів в одному кластері задається логарифмічним розподілом, то згортка його з пуассонівським розподілом призведе до негативного біноміального розподілу кінцевих частинок за множинністю. В той же час, як відзначає Дрьомін (УФН, 164 (1994) 785), послідовне народження декількох таких драбин (або струн) з інтегруванням по доступному для них спектру енергій приводить уже до складного розподілу, який грубо апроксимується сумою негативних біноміальних розподілів з параметрами, що розрізняються. Самою просунутою, у цьому розумінні, є двокомпонентна модель Діаса й Угочіоні (Phys. Lett. B 469 (2001) 243), у якій результуючий розподіл кінцевих адронів представляється суперпозицією двох негативно біноміальних розподілів, ваги і параметри яких характеризують відповідно частки м'якого і напівжорсткого процесів в формуванні кінцевого розподілу. В остаточному підсумку, відзначається, що мета і загальна проблема багатьох моделей полягає в одержанні розподілів з “плічми” або, точніше кажучи, з тонкою (коливальною) структурою, що починає чітко виявлятися в непружних рр-експериментах UA5-, CDF- і E735- колаборацій при енергіях у с.ц.м. s 900 ГеВ, а також у традиційній верифікації моделей на виконання як КNO-скейлінгу в непружнихpp- і pp- взаємодіях при ISR-енергіях й асимптотичної поведінки при надвисоких енергіях, так і кумулянтних осциляцій в області -енергій і вище.

Особливістю каскадних процесів множинного народження частинок є близьке розташування треків вторинних частинок при nn, їхня локалізація поблизу невеликої області простору, в якій відбувається взаємодія первинних частинок. Як вже вказувалося в першому розділі, існуючі детектори заряджених частинок не вирішують повною мірою задачі врахування виникаючих у розглянутих процесах вторинних важких заряджених частинок й їхньої ідентифікації розділення треків, розрізнення по енергіях і т.д..

Детальний аналіз моделей множинного народження адронів у фізиці високих енергій завершується висновками по літературному огляду, суть якого є обґрунтування постановки задач дослідження дисертаційної роботи.

Другий розділ присвячений побудові теоретичної моделі статистики множинного народження вторинних частинок у непружних hh-процесах, яка враховує те, що множинне народження адронів при зіткненні частинок високих енергій відбувається каскадно в дві стадії. На першій стадії процес взаємодії здійснюється за допомогою кольорових частинок (у малій області простору, де кварки і глюони є фізичними станами), а потім на другій стадії відбувається знебарвлення й адронізація.

Для позначення первинних частинок (партонів, померонів, струн, файрболів, кланів і т.д.) у роботі використовується спільна назва: адронноутворюючі центри (АЦ).

Каскадно-стохастична модель множинного народження адронів у деякому n-мірному речовинному просторі Rn запропонована як базова. При n=4 незалежні змінні можна інтерпретувати як просторово-часові координати або як деякі узагальнені координати.

Виникнення АЦ розглядається як пуассонівський процес у точках x n-мір-ного простору Rn із інтенсивністю =x.

Наступний розпад цих джерел (адро-нізація) суть неоднорідний пуассонівський процес, середнє значення якого (середня кількість народжених адронів, що приходиться на один АЦ) характеризується функцією H(x) у Rn, тобто залежить від точки x - координати відповідного АЦ.

У роботі отримано вираження твірної функції, що описує множинне народження адронів у багатомірному просторі, в такому вигляді:

.

Для розрахунку розподілів p(n) використовуються рекурентні співвідношення :

, (1)

(2)

де коефіцієнти Сk мають вигляд

. (3)

Конкретна реалізація моделі. Є підстави вважати, що прийнятне наближення до опису множинного народження адронів у непружнихpp- і pp- взаємодіях у фізиці високих енергій може дати одномірна каскадно-стохастична модель, якщо як фізично вимірюваний простір вибрати простір прицільних параметрів bt. Такий вибір координати визначається умовами лоренц-інваріант-ності й унітарності. В зображенні прицільних параметрів наївна модель має такі фізичні особливості.

Первинний дискретний пуассонівський процес описує народження випадкового числа первинних частинок (наприклад, партонів) на осі прицільних параметрів [-,]. При цьому передбачається, що випадкові координати виникнення первинних подій рівномірно розподілені з інтенсивністю на всьому інтервалі bt [-, . Кожна подія первинного процесу породжує вторинний випадковий процес - розрізування партону. Внаслідок цього утворюються два партонних ланцюжка з характеристичною довжиною b, що дорівнює середній довжині партонного ланцюжка, чи, іншими словами, характерній довжині формування струменя адронів, що відкладається від прицільної координати первинної події, на яких генерується випадкове число вторинних пуассонівських частинок - проміжних або “сірих” адронів із середньою інтенсивністю на одну первинну подію. Надалі, будемо враховувати адрони тільки від одного партонного ланцюжка, оскільки пуассонівський розподіл вторинних частинок розглядається не для всіх заряджених частинок, а для числа пар мезонів. Передбачається також, що вторинний випадковий процес є неоднорідним пуассонівським процесом, і в цьому випадку функцію Hx будемо подавати у вигляді

,

виражаючи кількість Hx породжених адронів в одному АЦ через функцію відгуку середовища тобто інтенсивність процесу генерації вторинних частинок hx і параметр R, що характеризує довжину інтервалу, що починається в точці x і на якому відбувається другий каскад. Таким чином, передбачається, що весь процес множинного народження знебарвлених адронів відбувається в деякому виділеному об'ємі адронів, що зіштовхуються, який характеризується максимально можливим прицільним параметром, рівним радіусу взаємодії R первинних частинок. Іншими словами, процес знебарвлення вторинних частинок відбувається на деякій кінцевій довжині [0, R], так званої області піонізації, що виникає в результаті взаємодії головним чином глюонних компонент і тим самим утворює єдину статистичну систему типу квазіфайрболу. На необхідність врахування кінцевих розмірів системи, тобто в нашому випадку області піонізації, вказували ще Абрамовський, Грибов і Канчелі (ЯФ 18 (1973) 595), які пов'язували (за аналогією з моделлю фейнман-вільсонівської рідини) появу осциляцій у роз-поділі за множинністю з так званим “ефектом границь”.

Отриманий розподіл застосовувався раніше Салехом і Тейком при дослідженні інших каскадних процесів. Для стислості надалі будемо називати його СТ-розподілом.

У роботі на основі каскадно-стохастичного формалізму наївної моделі розглянуті основні кількісні статистики запропонованої наївної моделі множинного народження адронів - розподіли щільності ймовірностей p(n) і моменти (факторіальні і центральні) числа подій n, що відповідають приведеній постановці задачі.

В третьому розділі наведені результати порівняльного аналізу теоретичних й експериментальних розподілів вторинних частинок за множинністю в непружнихpp- і pp- взаємодіях при високих енергіях.

Ідентифікація і кількісний аналіз відповідних параметрів експериментальних розподілів заряджених частинок в адрон-адронних зіткненнях у випадку експоненціальної функції відгуку зводиться до визначення параметричного триплету R,,n методом послідовних наближень природним критерієм оптимальності розв'язку в цьому випадку виступає 2-критерій або шляхом розв'язання системи нелінійних рівнянь для центральних моментів СТ-розподілу, де вибіркові середнє <n>, дисперсія var(n) і третій центральний момент <n3> числа вторинних частинок для даної енергії s та їхні погрішності визначаються експериментально.

Процедура визначення параметрів СТ-розподілу дозволила продемонструвати високу якість фітування експериментальних розподілів за множинністю вторинних частинок (рис. 1), що утворяться в адронних зіткненнях у всьому діапазоні ISR-енергій і доступних зараз SppS-енергій аж до енергії Fermilab Tevatron Collider s1800 ГеВ.

На основі аналізу результатів фітування (табл. 1), при якому для всіх випадків (2/NDF) 11.3, одержані такі емпіричні залежності:

, (4)

, (5)

, (6)

де =0.212, , ГеВ.

При цьому одержані асимптотики (4)-(6) дозволяють моделювати можливу поведінку розподілів за множинністю вторинних частинок, що можуть бути отримані в майбутніх експериментах по дослідженню pp-взаємодій при різних значеннях надвисоких енергій. Зокрема, на рис. 2 показано можливий характер поведінки статистики множинного народження кінцевих адронів в експериментах по непружному зіткненню протонів при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 Тев), проведення яких планується в 2005 році в ЦЕРНе, Женева.

Таблиця 1 Параметри СТ- розподілів за множинністю при різних енергіях

У дисертації також здійснено верифікацію теоретичного розподілу (1)-(2) щодо гіпотези Коба, Нільсена й Олесена (Nucl. Phys. B40 (1972) 317) про асимптотичну масштабну інваріантність нормованого розподілу вторинних частинок за множинністю або, іншими словами, так званого КНО-скейлінгу. У термінах моментів однорідна форма КНО-розподілу

,

означає незалежність нормованих алгебраїчних моментів від енергії зіткнень:

. (7)

Алгебраїчні моменти C2-5 для недифракційних подій показані на рис.3. Поведінка моментів на рис. 3 підтверджує наші очікування щодо аномальної поведінки КНО-скейлінгу: він повинен спостерігатися в області ISR-енергій, де (d/b) 1, і завжди буде порушуватися при енергіях вище ISR-енергій. Причиною порушення є різний тип асимптотики середньої множинності в адронному струмені і загальної середньої множинності адронів n відповідно, що приводить до розширення розподілу за множинністю або, точніше кажучи, збільшенню його дисперсії при зростанні енергії. Це характерно для геометричних моделей, наприклад, моделі дипольного померону Валла-Єнковського-Струмінського, а також для різних реджевських моделей, зокрема, дуальної партонної моделі Капели з співавт. і моделі кварк-глюонних струн Кайдалова-Тер-Мартиросяна.

В четвертому розділі розглядається теоретична можливість розробки нового детектора важких заряджених частинок, основним елементом якого є плівка з циліндричними магнітними доменами.

Принцип роботи розглядуваного детектора ґрунтується на тому, що при проходженні заряджених частинок через магнітні плівки, які містять субмікронні ізольовані ЦМД, щільність поглиненої енергії в треках іонізуючого випромінювання може виявитися достатньою для стимулювання фазового переходу з ферро- у парамагнітний стан, тобто в місцях влучення іонізуючих частинок в елементи динамічної пам'яті МІС буде відбуватися "стирання" ЦМД, які є як носіями, так й інструментом кодування інформації. Причому просторове розділення такого ЦМД-детектора буде визначатися розміром відокремленого домену (10-610-7 см), а часове розділення - часом електрон-електронної релаксації в магнітній плівці (10-1210-13 с).

У результаті використання отриманого І.М. Лифшицем розв'язку рівняння теплопровідності з перемінними теплоємністю і коефіцієнтом теплопровідності, були отримані вираження для радіуса перегрітої області поблизу траєкторії зарядженої частинки, тобто для радіуса циліндра, у якому температура поглинача перевищує точку Кюрі.

У роботі розраховані іонізаційні втрати за Н. Бором й Л.Д. Ландау для протонів та -частинок з енергією від 1 до 10 Мев при проходженні через залізну і нікелеву плівку товщиною 1-3 мкм і розрахований радіус перегрітої області поблизу треку. Показано, що розміри перегрітої області порівнянні з розмірами ЦМД, використовуваних у сучасних інтегральних схемах. Це означає, що відокремлені ЦМД, які попадають у перегріту область ядерного треку в магнітному матеріалі, можуть бути "стерті" в наслідок фазового переходу другого роду в зовнішньому радіаційному полі іонізуючого випромінювання.

Отже, на основі досліджуваного ефекту взаємооднозначної відповідності "енергія ядерної частинки - максимальний розмір розмагніченого ЦМД" (у широкому інтервалі енергій для даного типу частинок) можливе створення унікального класу просторово-часових спектрометрів важких заряджених частинок. Основою динамічних реєструючих середовищ може стати двовимірна ЦМД-матрица з градієнтом розмірів ЦМД або стопка двовимірних ЦМД-матриц, у якій діаметр ЦМД кожної наступної матриці відрізняється від попередньої на постійну величину, наприклад, рівну 100 _ 200А°.

ВИСНОВКИ

1. Розроблена каскадно-стохастична модель множинного народження адронів з багатомірною функцією відгуку адронноутворюючого середовища, що характеризує пуассонівський процес виникнення адронноутворюючих центрів (партони, струни, померони, файрболи, клани і т.п.) з наступним пуассонівським розпадом цих джерел у n-мірному просторі (адронізація). Як наслідок, отриманий каскадно-стохастичний розподіл множинного народження адронів з одномірною експоненціальною функцією відгуку в просторі прицільних параметрів.

2. Вперше показано, що вся сукупність відомих тепер експериментальних даних, що стосуються розподілів за множинністю вторинних частинок в адронних взаємодіях у діапазоні енергій s 201800 ГеВ, і, що особливо важливо, тонка структура цих розподілів, виявлена в UA5, CDF і Е735-експериментах, з високою точністю параметризується каскадно-стохастичним розподілом вторинних частинок за множинністю.

Цьому результату сприяли знайдені закономірності, що характеризують тип, структуру і властивості розподілу за множинністю заряджених частинок, які утворюються в адронних зіткненнях у всьому діапазоні ISR-енергій та -енергій аж до енергії Fermilab Tevatron Collider s 1800 ГеВ.

3. Показано, що гіпотеза асимптотичної масштабної інваріантості для нормованого каскадно-стохастичного розподілу вторинних частинок за множинністю або, іншими словами, КНО-скейлінг виконується в області ISR-енергій і завжди буде порушуватися при енергіях вище ISR-енергій.

4. Вперше зроблено прогноз якісної і кількісної поведінки статистики множинного народження кінцевих адронів в експериментах по непружному зіткненню адронів при ультрависоких енергіях (с.ц.м. s=14 Тев), проведення яких заплановано в 2005 р. (ЦЕРН, Женева).

5. Вперше теоретично показана можливість створення детектора важких заряджених частинок на основі інтегральних схем на циліндричних магнітних доменах. Результати проведених розрахунків можуть бути використані при розробці нового класу просторово-часового детекторів важких заряджених частинок.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Русов В.Д., Зеленцова Т.Н., Косенко С.І., Овсянко М.М., Шарф І.В. Каскадна параметризація розподілу за множинністю у непружних pp- та -взаємодіях в інтервалі енергій в с.ц.м. s=20-1800 ГеВ // Доповіді НАН України.- 2001.- №5.- C. 61-66.

2. Rusov V.D., Zelentsova T.N, Kosenko S.I., Ovsyanko M.M., Sharf I.V. Detection of phase transition signal `hadron-???' in inelastic -collisions in track UA5 and CDF experiments // Radiat. Measurements.- 2001.- Vol. 34.- P.309-313.

3. Rusov V.D., Zelentsova T.N, Kosenko S.I., Ovsyanko M.M., Sharf I.V. Cascade parametrization of multiplicity distributions in inelastic pp- and -interactions of energy interval in c.m.s. s=20-1800 GeV // Phys. Lett.- 2001.- Vol. B504.- P.213-217.

4. Rusov V.D., Zelentsova T.N, Kosenko S.I. The cascade mechanism of fluctuations and fine structure of charges particles multiplicity distributions. Detection of phase transition signal from quark-gluon plasma in hadrons in inelastic -collisions in UA5 and CDF experiments // Preprint of Odessa Polytechnic University OPU-98-1-ENIN.-1998.-26 p.

5. Русов В.Д., Зеленцова Т.Н., Косенко С.И. О механизме регистрации и динамических характеристиках пороговых детекторов тяжелых заряженных частиц на цилиндрических магнитных доменах // Ядерн. и радиац. безопасность.- 1998. - Т.1, вып. 1. - С.180-188.

6. Rusov V., Zelentsova T., Kosenko S. Proposal for new class of SSNTD's - magnetic bubble domain detectors // Radiat. Measurements.- 1999. -Vol. 31. - P.37-44.

7. Rusov V., Zelentsova T., Kosenko S. The mechanism of failure of memory elements of information carriers on basic magnetic bubble domains in flows of heavy ions of cosmic space. // Proc. 32nd COSPAR Scientific Assembly.- Nagoya (Japan). - 1998.- P.252-253.

8. Rusov V.D., Zelentsova T.N., Kosenko S.I., Ovsyanko M.M. Nature of fluctuations in inelastic hh-processes caused by multipomeron exchange and detection of anomalous KNO-scaling behavior at high energies. // Proc. of XXIX Intern. Symp. on Multiparticle Dynamics. - Providence (USA). - 1999. - P. 64-65.

9. Rusov V.D., Zelentsova T.N., Kosenko S.I., Ovsyanko M.M., Sharf I.V. The cascade-stochastic model of multiple hadron in inelastic - and -interaction at super-high energies // Proc. Intern. Conf. “Suppersymmetry and Quantum Field Theory”. - Kharkov (Ukraine). - 2000. - P. 74-75.

10. Rusov V.D., Zelentsova T.N., Kosenko S.I., Ovsyanko M.M., Sharf I.V. KNO and Polyakov's multiplicity scaling in inelastic - and -collisions at superhigh energies // Proc. Intern. Conf. "Quantum Electrodynamics and Statistical Physics" - Kharkov (Ukraine). -2001. -Р. 134.

Размещено на Allbest.ru