НАВЕРХ

Переход по разным ссылкам

  Структура


  Основные направления


  Основные достижения


  Публикации


  События


  История


  Полезная информация


  Социальная жизнь

 

  Основные направления работ в ОФВЭ ПИЯФ

Ф и з и к а    п р о м е ж у т о ч н ы х   э н е р г и й

Эксперимент "Протон". Измерение зарядового радиуса протона.

картинка открывается в отдельном окне В настоящее время одной из острых проблем физики элементарных частиц является проблема зарядового радиуса протона. Проблема заключается в существенном расхождении значений величины, определенной путем измерений лэмбовского сдвига в атомах мюонного водорода, от принятого прежде значения радиуса, полученного на основании согласующихся между собой результатов целого ряда экспериментов по упругому электрон-протонному рассеянию и спектроскопии атомов водорода.
          Для разрешения данной проблемы планируется провести высокоточное измерение дифференциального сечения упругого электрон-протонного рассеяния в области малых переданных импульсов с использованием электронного пучка ускорителя MAMI (Mainz Microtron, Майнц, Германия). Измерения будут проводиться при помощи разработанного и произведенного в ПИЯФ детектора нового поколения, состоящего из водородной время-проекционной камерывысокого давленияи системы регистрации треков частиц, вылетающих вперед. Это принципиально новый подход к измерению процессов рассеяния с малыми переданными импульсами по сравнению с предыдущими исследованиями, в которых измерялись только параметры электрона рассеяния.
          Преимуществами метода является: более точное измерение величины переданного импульса, возможность измерения абсолютной величины дифференциального сечения упругого электрон-протонного рассеяния, малая величина радиационных поправок. Также в настоящее время в сотрудничестве с физиками Европейского центра ядерных исследований проводятся пилотные исследования, в которых изучается принципиальная возможность измерения зарядового радиуса протона при помощи мюонного пучка ускорителя SPS и экспериментальной установки COMPASS.
(Более подробно смотрите в презентации Проект «ПРОТОН» и статье "PROJECT FOR PRECISION MEASUREMENT OF THE PROTON CHARGE RADIUS IN AN ELECTRON–PROTON SCATTERING EXPERIMENT" в сборнике "ОФВЭ ПИЯФ 2013-2018" - страницы 316-325).

Барионная спектроскопия с использованием пучков пионов
с энергией до 2000 МэВ

Эксперименты в ПИЯФ.

рис.1 В Лаборатории мезонной физики (ЛМФ) ОФВЭ осуществляется экспериментальной программы «Барионная спектроскопия с использованием пучков пионов c энергией до 2000 МэВ».
Ранее в рамках этой программы на единственном в Европе пионном канале синхроциклотрона ПИЯФ был проведён цикл экспериментов, в результате которых выполнены прецизионные измерения дифференциальных сечений и поляризационных параметров P, R, A для упругого пион-протонного рассеяния на многих импульсах налетающих пионов в области низко-лежащих пион-нуклонных резонансов. Всего получено более 500 новых экспериментальных значений измеряемых величин. С использованием полученных данных выполнен новый парциально-волновой анализ ПИЯФ-94; одним из фундаментальных результатов анализа явилось обнаружение зарядового расщепления Р33-резонанса, что дало возможность определить в отдельности массы и ширины различных зарядовых состояний этого резонанса.
          Дальнейшим развитием вышеописанных экспериментов является изучение пион-протонных реакций с образованием нейтральных мезонов в конечном состоянии. Для выполнения этих исследований в Лаборатории мезонной физики спроектирован и изготовлен новый прибор - спектрометр нейтральных мезонов, состоящий из двух электромагнитных калориметров полного поглощения, по 24 кристалла CsI(Na) в каждом из калориметров. С помощью этого спектрометра измерены сечения пион-протонного рассеяния с перезарядкой для углов вылета нейтрального пиона, близких к 0°. Измерения выполнены в той области импульсов налетающих пионов
(от 417 до 585 МэВ/с), где опубликованные ранее результаты других экспериментов были фрагментарны, противоречивы и неточны. Наши измерения произведены с высокой точностью при десяти значениях импульса налетающих пионов в указанном выше диапазоне. В настоящее время с использованием спектрометра нейтральных мезонов на пионном канале ПИЯФ проводятся эксперименты по измерения дифференциальных и полных сечений процесса образования эта-мезона при импульсах налетающих пионов в области вблизи порога реакции (685 МэВ/с). Эти измерения направлены на выяснение механизма этого процесса, характеризующегося тем, что его порог находится очень близко по отношению к положению резонанса S11(1535).
          В рамках программы «Физика с η-мезонами» осуществляется цикл экспериментов по исследованию околопорогового рождения η-мезона в реакции π-p – ηn. Эксперименты выполняются на пионном канале синхроциклотрона ПИЯФ, захватывая диапазон импульсов налетающих пионов от 700 до 740 МэВ/c. Для прецизионного измерения дифференциальных сечений используется спектрометр нейтральных мезонов, спроектированный и изготовленный в Лаборатории мезнной физики ОФВЭ. Результаты измерений при импульсах налетающих пионов 700, 710, 730 и 740 МэВ/с опубликованы в журнале ЯФ, 2012, том 75, №8,
с. 982-991.
          Планировалось в 2012 г. завершить цикл экспериментов, выполнив измерения при 740 МэВ/c, однако из-за сбоев в работе ускорителя и из-за отсутствия необходимых гелиевых дьюаров не удалось полностью завершить эти измерения.
          В течение 2012 г. проводились обработка и анализ полученных данных по рождению η-мезона. Показано, что если непосредственно вблизи порога процесс рождения η-мезона идёт преимущественно через образование резонанса S11(1535) с последующим распадом S11(1535) ® ηn (BR » 60%), то с ростом импульса η-мезонов становится всё более существенной роль D-волны. Проведённый в 2012 г. детальный анализ этого эффекта свидетельствует, что он обусловлен возрастающим вкладом резонанса D13(1520). Вероятность распада этого резонанса по каналу   ηn   считается очень малой (BR ~ 0,2%), однако эффект усиливается благодаря
S-D интерференции с доминирующим резонансом S11(1535).
          (Более подробную информацию см.   "Эксперименты в ПИЯФ")

Эксперименты в НИЦ КИ - ИТЭФ

          Серия экспериментов по измерению параметров поворота спина А и R была продолжена во второй резонансной области пион-нуклонного рассеяния на пионном канале ускорителя ИТЭФ. Подобные измерения позволяют устранить дискретные неоднозначности, присущие процедуре парциально-волнового анализа пион-нуклонного рассеяния при отсутствии измерений параметров А и R , и поэтому являются ключевыми экспериментами во всей программе изучения упругого рассеяния пиона на протоне. Планирование этих экспериментов осуществлялось с учётом результатов парциально-волновых анализов, существовавших к началу измерений.
          Для измерения параметров поворота спина А и R в ПИЯФ была разработана поляризованная протонная мишень специального типа - с вектором поляризации протонов, лежащим в горизонтальной плоскости, и создан протонный поляриметр для измерения асимметрии вторичного рассеяния протонов отдачи на ядрах вещества-анализатора с известной анализирующей способностью. Измерения параметров поворота спина А, R для упругого пион-протонного рассеяния выполнены в ИТЭФ при трех значениях импульса налетающих пионов: 1000, 1430 и 1620 МэВ/с. Один из наиболее впечатляющих результатов - тот факт, что экспериментально измеренные угловые зависимости параметра А хорошо согласуются с предсказаниями парциально-волнового анализа, выполненного физиками Университета им. Джорджа Вашингтона (США), и противоречат анализам КН и CMU-LBL. Поскольку все характеристики резонансов, представленные в таблицах Review of Particle Physics, были получены как раз на базе анализов КН и CMU-LBL, которые представляются не вполне корректными в свете последних экспериментальных данных, необходим пересмотр и уточнение этих фундаментальных констант с помощью проведения нового парциально-волнового анализа.
          На пионном канале 322 синхротрона ИТЭФ, имеющем высокое импульсное разрешение (лучше 0,1%), в настоящее время осуществляется новый эксперимент «ЭПЕКУР» по поиску экзотического барионного резонанса – нестранного члена антидекуплета «пентакварков» Р11 с ожидаемой массой около 1700 МэВ.           Рисунок 1 - Установка «ЭПЕКУР»
          Эксперимент выполняется сканированием инвариантной массы системы «пион-протон» в диапазоне от 1620 до 1770 МэВ. В 2008 году завершена настройка пионного канала 322, закончена отладка экспериментальной установки (рис.1) , и начата первая стадия эксперимента, на которой поиск узкого экзотического резонанса производится в реакции упругого пион-протонного рассеяния.
          К началу 2012 года набрано около 3 млрд. событий. На рис.2 показано распределение событий по импульсным интервалам и циклам набора статистики.
          Предварительные результаты измерения дифференциальных сечений показаны на рис.3 как функция импульса налетающего пучка для угловых интервалов 5 град. в системе центра масс.
          Эти данные получены в результате анализа 15% уже набранных событий. Видны некие нерегулярности в интервале импульсов 1020 — 1040 МэВ/с., которые могут быть связаны либо с наличием узкого резонанса с массой около 1690 МэВ и шириной 5-10 Мэв, либо с пороговыми эффектами.
          (Более подробную информацию см.   "Эксперименты в ИТЭФ")


Эксперимент CB-ELSA


Эксперимент ANKE

Спектрометр ANKE В 1995-2015 гг. группа сотрудников ОФВЭ ПИЯФ (под руководством В.П. Коптева) принимала участие в создании магнитного спектрометра ANKE, установленного на внутреннем накопительном кольце ускорителя COSY (FZ-Julich, Германия). Главной особенностью эксперимента стал предложенный физиками ПИЯФ метод регистрации задержанного сигнала от распада K+. мезонов, позволивший улучшить соотношение сигнал-фон в 105 раз. В ходе выполнения экспериментальной программы этого международного сотрудничества было проведено комплексное исследование рождения странных мезонов и барионов в нуклон-нуклонных и нуклон-ядерных взаимодействия, которое позволило выявить особенности взаимодействия странных частиц с обычной материей.
       Подробнее о результатах исследований, проведенных на спектрометре ANKE, можно узнать из отдельного материала на сайте Отделения.

Эксперимент СПАСЧАРМ

картинка открывается в отдельном окне Проект нацелен на создание в ИФВЭ установки СПАСЧАРМ для исследования спиновой зависимости сильного взаимодействия и спиновой структуры протона, а также для определения механизмов образования спиновых асимметрий в рождении частиц.
В качестве перспективного проекта с 2025 года предполагается формирование нового канала поляризованных пучков протонов и антипротонов, а также пионов, каонов и некоторых ядер, взаимодействующих с поляризованными и неполяризованными мишенями. Составлен технический проект создания магнитооптического канала с указанием всех размерностей и схемы расположения аппаратуры.
          Целью окончательного проекта является изучение состояний со скрытым очарованием, одно- и двуспиновых асимметрий, спиновой матрицы плотности и т.д.
          Существующий проект создан на основе аппаратуры эксперимента «ПРОЗА». Мотивация эксперимента состоит в получении данных по односпиновой асимметрии инклюзивных и эксклюзивных конечных состояний в широкой области кинематических переменных. В частности, по инклюзивным измерениям - большинство моделей (например, модели Коллинза, Сиверса, «высших твистов») не могут предсказать ненулевую асимметрию в центральной области и описать зависимость от поперечного импульса p_T.
          Первые измерения весной 2018 г. (пока единственный набор физических данных) были выполнены на пучке отрицательных пионов с энергией 28 ГэВ, взаимодействующих с поляризованной мишенью (вещество - пентанол).
          Представлена схема установки, включающая три пропкамеры, изготовленные в отделе трековых детекторов. Камеры (суммарно 1200 каналов электроники) тогда же были смонтированы на установке, и их программное обеспечение интегрировано в систему сбора данных.
          На существующей установке в течение ~ 5 лет планируется набор данных со статистикой в 5-10 раз превышающей существующую. Также планируется модернизация действующей установки (черенковский счетчик - готов, адронный калориметр, мюонная система).
(Более подробно смотрите в файле "Эксперимент СПАСЧАРМ.pdf", а также в Презентации на семинаре от 2020 года, "Основной доклад в ИФВЭ, Протвино" на семинаре от 2018 года, "Поляризационная программа исследований на ускорителе У-70 в Протвино: эксперимент СПАСЧАРМ" - на семинаре от 2016 года).

Эксперимент Saturn (Saclay)


наверх



НИЦ "Курчатовский институт"  •   Российская Академия Наук  •   Петербургский инстиут ядерной физики
  •   Отделение физики высоких энергий   •   Отделение нейтронных исследований   •   Отделение теоретической физики
  •   Отделение молекулярной и радиационной биофизики   •   Отделение перспективных разработок

Последнее обновление: ,   веб-мастер С.Ф. Удалова