Лаборатория множественных процессов

Заведующий лабораторией Олимов Косим, доктор физико-математических наук.

Лаборатория была организована в 1970 году в Институте ядерной физики Академии наук Узбекистана. В 1971 году она была переведена в состав Физико-технического института Академии наук Узбекистана.

В настоящее время в коллективе лаборатории трудятся три доктора наук, два кандидатов наук, а также научные сотрудники и лаборанты − всего 10 человек.

Основное направление научно-исследовательских работ − экспериментальное изучение процессов множественной генерации частиц и фрагментации релятивистских ядер в соударениях релятивистских частиц и ядер с нуклонами и ядрами с использованием стереофотографий с пузырьковых камер, экспонированных в пучках частиц и ядер на ускорителях ОИЯИ (Дубна, Россия), ИФВЭ (Серпухов, Россия) и FNAL (Батавия, США). В лаборатории создан полуавтоматизированный просмотрово-измерительный центр обработки снимков с пузырьковых камер. Центр представляет собой измерительно-вычисли-тельный комплекс, в составе которого входят 4 полуавтоматические измерительные установки на базе микроскопов УИМ-21 и два больших просмотрово-измерительных стола БПС-75, подключенных к компьютерам.

Лаборатория располагает огромным банком данных измерения π−р-, π−n- и π−12C-взаимодействий при 4−40 ГэВ/с, p20Ne-содурений при 300 ГэВ/с, соударений ядер (p,d,4He2,C) с ядрами углерода и тантала при 4.2 ГэВ/с на нуклон, 4Не2р-взаимодействий при 3.375 ГэВ/с на нуклон − всего более 100 000 событий.

Начиная с 1990 года лаборатория совместно с ОИЯИ (г. Дубна, Россия) проводит изучение процессов фрагментации ядер кислорода во взаимодействиях с протонами при 3.25 А ГэВ/с на нуклон. Водородная пузырьковая камера ЛВЭ ОИЯИ, облученная пучком 16О на Дубненском синхрофазотроне оказалась очень информативной для исследования процессов фрагментации ядра-снаряда. Данные измерения позволяют с высокой достоверностью определять массу, заряд вторичных ядер и кинематические параметры всех заряженных частиц. Общий банк данных состоит из 11100 качественно измеренных 16Ор-событий.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

В адрон- и лептон-ядерных соударениях в интервале энергий 3-300 ГэВ установлен ряд универсальных закономерностей процессов множественной генерации частиц. В том числе, впервые обнаружено глубокое подобие в свойствах адронов (π±-мезоны, протоны и мезонные резонансы), образованных в нейтрино-ядерных и адрон-ядерных соударениях при эквивалентных энергиях.

Подробно изучены свойства вторичных протонов (множественности, угловые и импульсные спектры, корреляции) в нейтрино-ядерных и адрон-ядерных, а также ядро-ядерных соударениях и впервые показано, что экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с концепцией, в соответствии с которой протоны с импульсами 0.2≤р≤1 ГэВ/с в подавляющем своем большинстве являются продуктами выбивания нуклонов в процессах перерассеяния адронов. В рамках такого подхода множественность наблюденных в эксперименте протонов в соударениях частиц с ядрами может служить оценкой числа внутриядерных соударений.

Впервые обнаружена универсальная закономерность («ядерный скейлинг») в образовании протонов, летящих вперед в системе покоя фрагментирующего ядра, выражающаяся в независимости механизмов рождения таких протонов (за исключением «испарительных») от первичной энергии и типа ядра-мишени.

Проведен детальный анализ свойств вторичных пионов, в том числе и лидирующих, образованных в пион-нуклонных и пион-углеродных соударениях при высоких энергиях и при этом:

  • впервые показано, что независимость средних поперечных импульсов заряженных пионов от массового числа ядра-мишени А, обусловлена эффектами компенсаций, возникающих при усреднении данных о поперечных импульсах по всему фазовому объему.
  • установлено, что спектры лидирующих пионов удовлетворяет гипотезе факторизации, т.е. импульсные распределения лидирующих пионов одного и того же знака заряда имеют идентичную форму независимо от типа мишени (нуклон или углерод);
  • показано, что спектры «сохранившихся» лидирующих π−-мезонов удовлетворительно описываются в рамках модифицированной нами феноменологической модели тормозного излучения и отношение инклюзивных плотностей на ядре углерода и нуклоне хорошо согласуется с предсказанием аддитивной кварковой модели;
  • средние энергии, множественности вторичных протонов и пионов из области фрагментации мишени не зависят от кинематических характеристик лидирующих частиц.

Впервые в условиях полной геометрии проведен детальный анализ процессов фрагментации ядер кислорода во взаимодействиях с протонами при 3.25 А ГэВ/с. Измерены сечения выхода и инклюзивные сечения образования фрагментов с зарядом от 1 до 8. Установлена что сечения образования зеркальных ядер с массовыми числами различающимися на ∆А=±1 от основного массового числа, определяемого кА А=2Z, в пределах статистических погрешностей совпадают. Примечательно, что наблюдаемая закономерность распространяется также на зеркальные ядра (15N, 15O), образовавшиеся в результате потери одного нуклона исходного ядра 16О в периферических соударениях с протоном-мишенью.

Результаты проведенного анализа образования многозарядных фрагментов и сравнения экспериментальных данных с предсказаниями каскадно-фрагментационной испарительной модели указывают на то, что a-кластерное состояние ядерной материи играет важную роль в структуре атомных ядер и в формировании конечных продуктов в ядерных реакциях.

Со дня образования лаборатории до настоящего времени опубликованы более 300 научных работ, в основном в зарубежных и центральных изданиях, защищены 3 докторские и более 10-ти кандидатских диссертаций.

В настоящее время наряду с физическим анализом лаборатория занимается увеличением статистического материала по 16Ор-сударениям для более глубокого изучения проявления α-кластерной структуры фрагментирующего ядра в формировании конечных продуктов и проверки существующих теоретических моделей множественной генерации частиц и фрагментации ядер.