дифракционная диссоциация

ДИФРАКЦИОННАЯ ДИССОЦИАЦИЯ - процесс неупругого соударения адронов и атомных ядер, в результате к-рого возбуждается один из адронов без изменения внутр. состояния другого либо возбуждаются оба партнёра соударения (двойная Д. д.). Простейшие примеры Д. д.- процесс развала быстрого дейтрона, , и превращение при рассеянии d и на атомных ядрах с малыми передачами импульса.

Феноменологически к Д. д. относят такие неупругие и множественные процессы с участием адронов, к-рые характеризуются след. свойствами: а) дифференц. сечения сильно вытянуты вперёд, осн. часть процесса связана с малыми передачами импульса; б) сечения почти не зависят от энергии, увеличиваясь при совсем высоких энергиях [100 ГэВ в лаб. системе (л. с.)] пропорционально , где - энергия в системе центра инерции (с. ц. и.) сталкивающихся частиц, а s₀ - постоянная величина размерности квадрата энергии; в) между группами частиц в конечном состоянии имеется большой незанятый интервал по быстротам; г) сечения с участием частиц и античастиц на заданной мишени равны между собой; д) в t-канале (где t - квадрат переданного 4-импульса) преобладают обмены помероном; е) дифракц. амплитуды факторизуются, т. е. отношение амплитуд для процессов и не зависит от типа частиц В и В'; ж) в вершинах превращения и возможен обмен, удовлетворяющий правилу , где P - чётность, а J - спин частиц.

В процессе одиночной Д. д. распределение по массам образующейся системы имеет пик у порога, само распределение занимает огранич. интервал масс - наклон дифракц. конуса дифференц. сечения Д. д. сильно зависит от . Экспериментально при Д. д. протона величина наклона сечения меняется от 20 ГэВ^-2 до 4 ГэВ^-2 при изменении от 1,2 ГэВ до значений 1,6 ГэВ (используется система единиц, в к-рой =с=1). В области масс, больших чем в области образования резонансов, наклон определяется

формфактором вершины, в к-рой не происходит рождения частиц.

Так же, как и для (упругого) дифракционного рассеяния, рассмотрение процессов Д. д. возможно как в s-канале, когда изучаются переходы между собственными (диагональными) состояниями рассеяния (т. е. состояниями, к-рые только поглощаются и рассеиваются упруго), так и в t-канале, когда процесс определяется свойствами систем, к-рыми адроны обмениваются при столкновении.

В картине s-канала Д. д. может быть сведена к дифракц. рассеянию собств. состояний, на к-рые можно разложить начальные и конечные состояния. В процессе рассеяния эти состояния по-разному поглощаются мишенью, что приводит к изменению волновой ф-ции в конечном состоянии. Такая перестройка полной волновой ф-ции налетающего адрона и обусловливает Д. д. В кварк-партонной картине (см. Партоны)Д. д. происходит в результате флуктуации партонов как по числам заполнения, так и по поперечному и продольному импульсам. При этом предполагается, что только медленные партоны ответственны за их взаимодействие. Модели, связанные с квантовой хромодинамикой, объясняют процессы Д. д. обменом двумя глюонами.

Для величины сечения Д. д. справедливо неравенство

(предел Памплина; J. Pumplin, 1973). Здесь - полное сечение, - сечение дифракц. рассеяния. Эксперим. данные при =53 ГэВ "насыщают" неравенство, приводя к значению ок. 13,5 мб для суммы сечения однократной и двойной Д. д. Таким образом, Д. д. и дифракц. рассеяние в сумме составляют приблизительно половину полного сечения.

В картине t-канала процесс упругой дифракции (дифракц. рассеяния) может быть представлен графиком, изображённым на рис. 1 (волнистой линией помечен обмен доминирующим при высоких энергиях помероном - носителем квантовых чисел вакуума). Однократной Д. д. соответствует диаграмма на рис. 2, где возбуждение происходит только в одной вершине. Двойной Д. д. соответствует диаграмма на рис. 3, когда возбуждение имеет место в обеих вершинах взаимодействия. Процессу (где X - совокупность рождённых адронов) с двойным обменом помероном соответствует диаграмма на рис. 4. Описание последнего процесса с помощью обмена двумя померонами возможно при значительно больших энергиях, чем для процессов, представленных диаграммами на рис. 1-3.

Условие когерентности при соударении адронов высоких энергий (с адронами и атомными ядрами) является синонимом дифракции. Если изменение импульса падающего адрона (массы т), умноженного на продольный радиус взаимодействия, не превышает единицы, то конечная волновая ф-ция остаётся когерентной начальной волновой ф-ции и происходит дифракция. Для Д. д. протона это приводит к ограничению на область масс M_X образовавшейся системы частиц: <0,1 В зависимости сечения инклюзивной Д. д. при малых передачах импульса от видны известные возбуждения нуклона (рис. 5). Поведение инклюзивных сечений для диссоциации протона как связано со вкладом т. н. трёхпомеронного взаимодействия (см. Редже полюсов метод).

Двойную Д. д. кинематически можно выделить, рассматривая распределения образовавшихся частиц по быстротам. Вылетающие в процессе двойной Д. д. частицы концентрируются на краях интервала быстрот, а расстояние по быстротам между группами частиц (кластерами) должно быть больше нек-рого мин. значения. В отличие от распределения по массам, распределение по в Д. д. более полого.

Рис. 5. Зависимость инвариантного дифференциального сечения для процесса при =0,042 ГэВ² от при различных значениях s. C увеличением энергии оСласть резонансов сдвигается к меньшим значениям , тогда как большие массы входят в область дифракции и сечения изменяются (разные значки - результаты различных экспериментов).

Двойной померонный обмен экспериментально недостаточно изучен. Критич. проверкой природы обмена двумя померонами было бы установление массового спектра центр. кластера, к-рый должен характеризоваться изоспином I=0 и спином и чётностью , 2⁺ , 4⁺,. . . В массовом спектре не должно быть одиночных векторных мезонов. Однако на опыте они наблюдаются, вследствие чего возникает вопрос о самом существовании двойного обмена померонами при достигнутых на ускорителях энергиях частиц.

Лит.: Померанчук И. Я., Собр. науч. трудов, т. 3, M., 1972, с. 141-247; Mухин С. В., Царёв В. А., Дифракционное возбуждение протонов на протонах и дейтронах при высоких энергиях и малых переданных импульсах, "ЭЧАЯ", 1977, т. 8, с. 989; Николаев H. H., Кварки во взаимодействиях лептонов, фотонов и адронов высокой энергии с ядрами, "УФН", 1981, т. 134, с. 389. Л. И. Лапидус.

   <<      Предметный указатель      >>