МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.А. Трясучёв ФОТОРОЖДЕНИЕ ПСЕВДОСКАЛЯРНЫХ МЕЗОНОВ И МЕЗОЯДЕР Монография Издательство Томского политехнического университета 2012 УДК 539.126:539.173.3 ББК 22.383 Т809 Трясучёв В.А. <...> Фоторождение псевдоскалярных мезонов и мезоядер: монография / В.А. Трясучёв; Томский политехнический университет. <...> ISBN 978-5-4387-0141-5 В книге рассмотрены реакции фоторождения псевдоскалярных мезонов на нуклонах и pоболочечных ядрах. <...> Фоторождение тяжёлых псевдоскалярных мезонов η и ′(958) рассматривается в изобарной модели, которая отличается от моделей теоретических групп MAID и SAID. <...> На основе оболочечной модели и импульсного приближения представлено исследование фоторождения мезонов на ядрах, в реакциях, сопровождающихся ядерными парциальными переходами. <...> Показано, что эти реакции можно использовать как «сито» для выделения разных частей амплитуд процессов γN →Nπ, γN → Nη, γN → N′, которые невозможно изучать в процессах их фоторождения на нуклонах. <...> В середине 50-х годов прошлого столетия была создана релятивистски- и калибровочно-инвариантная теория реакций фоторождения псевдоскалярных мезонов на нуклонах, и наметился подход к изучению фоторождения мезонов на атомных ядрах − импульсное приближение. <...> Для фоторождения тяжёлых псевдоскалярных мезонов (η и ′(958)) построена модель, которая на наш взгляд более удобна для изучения образования таких мезонов, чем лежащая в основе моделей теоретических групп MAID и SAID. <...> Найдены два новых нуклонных резонанса для этой реакции S11(1830) и D15(2150) значительно улучшающие качества подгонок. <...> Привлечённые для описания этих сечений нуклонные резонансы выносятся на обсуждение. <...> Во второй главе при рассмотрении фоторождения пионов на ядрах сделан упор на использование <...>
Фоторождение_псевдоскалярных_мезонов_и_мезоядер.pdf
УДК 539.126:539.173.3
ББК 22.383
Т809
Трясучёв В.А.
Фоторождение псевдоскалярных мезонов и мезоядер: монография / В.А. Трясучёв;
Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2012. – 131 с.
ISBN 978-5-4387-0141-5
В книге рассмотрены реакции фоторождения псевдоскалярных мезонов на нуклонах и pоболочечных
ядрах. В начале изложения приводится связь инвариантной амплитуды фоторождения
с удобной для расчётов амплитудой в терминах спиноров Паули. Здесь же даётся
обзор современных результатов исследования 4-х реакций фоторождения пионов на нуклонах
в области энергий возбуждения первых трёх πN-резонансов. Фоторождение тяжёлых
псевдоскалярных мезонов η и ′(958) рассматривается в изобарной модели, которая отличается
от моделей теоретических групп MAID и SAID. На основе оболочечной модели и импульсного
приближения представлено исследование фоторождения мезонов на ядрах, в реакциях,
сопровождающихся ядерными парциальными переходами. Показано, что эти реакции
можно использовать как «сито» для выделения разных частей амплитуд процессов γN
→Nπ, γN → Nη, γN → N′, которые невозможно изучать в процессах их фоторождения на
нуклонах. Для обнаружения и исследований мезоядер рассмотрена модель образования ηмезонных
ядер фотонами, которую автор предложил ещё в 1987 году. Большое место уделено
изучению свойств будущих η-мезонных ядер. Получены важные результаты. Рассчитанные
сечения фоторождения η-ядер оставляют надежду на возможность обнаружения и экспериментального
исследования η-мезонных ядер.
Предназначена для специалистов в области физики атомного ядра и элементарных частиц,
а также для научных работников, аспирантов и магистрантов вузов, специализирующихся
на физике атомного ядра и ядерных технологиях.
УДК 539.126:539.173.3
ББК 22.383
Рецензенты
Доктор физико-математических наук
заведующий кафедрой ПФ ФТИ ТПУ
А.П. Потылицын
Доктор физико-математических наук
заведующий лабораторией 10 ФТИ ТПУ
В.Н. Стибунов
ISBN 978-5-4387-0141-5
© ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2012
© Трясучёв В.А., 2012
© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2012
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .............................................................................................................................. 3
Глава 1. Фоторождение псевдоскалярных мезонов на нуклонах .................................. 5
1.1. Амплитуды, сечения и поляризационные характеристики фоторождения
псевдоскалярных мезонов на нуклонах ....................................................................... 5
1.2 Описание модели фоторождения тяжёлых псевдоскалярных мезонов на
нуклонах ........................................................................................................................ 18
мезоны ....................................................................................................................... 22
Литература ................................................................................................................ 22
1.3 Реакция .................................................................................................................... 23
1.4 Реакция .................................................................................................................... 33
Глава 2. Фоторождение псевдоскалярных мезонов на атомных ядрах ....................... 41
2.1 Амплитуда и сечение парциальных реакций фоторождения мезонов в
импульсном приближении и ядерной модели оболочек с промежуточной связью
........................................................................................................................................ 41
2.2 Неупругие парциальные реакции фоторождения с последующим быстрым распадом
ядер отдачи ................................................................................................... 47
2.2.1 Амплитуда процесса Ai
A
12
12
С
12
В 0.95
A ...................................................... 48
f
2.2.2 Гамма-излучение поляризованного ядра ...................................................... 51
2.2.3 Двойное дифференциальное сечение ............................................................ 52
2.2.4 Приложение теории к реакциям
С
12
0 12
С
4.44
0 12
С и
В ............................................................................ 55
2.3 Выбор однонуклонного оператора и кинематики фотообразования мезонов на
нуклоне ядра ................................................................................................................. 64
Глава 3. Фоторождение лёгких -мезонных ядер ......................................................... 79
3.1 Модель фоторождения η-мезонных ядер ............................................................. 79
3.2 Амплитуда и сечение реакции A(, N)B на р-оболочечных ядрах ................... 82
Реакции фоторождения мезонов на ядрах с выбиванием нуклонов были
рассмотрены в квазисвободном приближении (приближении спектатора [118]) и с
использованием метода искажённых волн для вылетающих нуклонов. Для
проверки достоверности используемых приближений проведено сравнение с
результатами подобных расчётов других авторов и немногочисленными
экспериментальными данными. Качественное согласие свидетельствует о
правильности нашего подхода к реакциям с выбиванием, который в дальнейшем
будет применён к расчёту фотообразования -ядер. ................................................ 92
3.3 Волновые функции η-ядер ..................................................................................... 92
3.3.1 Оптический потенциал ................................................................................... 93
3.3.2 Решение уравнения Шрёдингера с оптическим потенциалом в форме
прямоугольной ямы .................................................................................................. 94
в η-ядрах с A ≈ 40 и больше, если взять отличающиеся от работы [94] длины
ηN-рассеяния. ............................................................................................................ 97
123
Стр.123
3.3.3 Решение уравнения Шрёдингера для оптического потенциала с
радиальной зависимотью в форме Вудса-Саксона ............................................... 97
3.3.4 Обсуждение результатов ................................................................................ 99
3.4 Сечения фотообразования η-ядер ....................................................................... 102
3.4.1 Сечения фотообразования η-ядер в 1s-состоянии ...................................... 103
3.4.2 Фотообразование -ядер в 1p-состоянии .................................................... 108
Список литературы......................................................................................................... 112
Оглавление ...................................................................................................................... 123
Приложение Б ......................................................................................................... 125
Приложение В ......................................................................................................... 126
Приложение Г ......................................................................................................... 128
Приложение Д ......................................................................................................... 129
Приложение А
рах и переходные формфакторы имеют вид
F p r
0
i ,
i ,
,
i
L S T f
,
,
2
r j pr dr,
t
L S fL S f
i
U L J S L j U L S j J S U L L
1p
;
i
i
;
i
[ ]f
L S
,
,
fi
L Si i
L S
j
1
f
Li L J
f L S T | 1p
A4
f L S T
A5
f L S T p
A4
1p
1 ;1L U S S
i
i
2
1
;
i
2
1
i
i
S U T T t T
i | 1
2
1
2
1
i
A5
f L S T
;
Здесь через L, S, Т обозначены орбитальный момент, спин и изоспин соответствующих
ядер,
стояний, взятых в схеме LS-связи [56] , 1
p f LST p k
k
1
коэффициенты смешивания базисных со|
1 f L S T
− одночастичные
генеалогические коэффициенты для чистой конфигурации,
[ f ]-схемы Юнга для пространственной конфигурации нуклонов в pоболочке
[58], U(abcd; ef) – нормированные коэффициенты Рака [146].
(П1)
Структурные константы амплитуды фоторождения мезонов на яд
124
Стр.124