Stadiul actual al fizicii și tehnologiei pentru producerea fasciculelor de particule polarizate. Sursă de hidrogen atomic și deuteriu cu polarizare nucleară pentru experimente pe fascicule interne ale acceleratoarelor Polarizarea vectorială și tensorială a deuteronilor

B.1 Introducere.

B.2 Particule cumulate.

V.3 Descrierea stărilor polarizate ale particulelor cu spin 1 5 V.4 Scurtă trecere în revistă a datelor privind reacția de fragmentare a deuteronilor în protoni cumulativi.

B.5 Scopul și structura lucrării de disertație.

I CONFIGURAREA EXPERIMENTULUI

1.1 Motivația.

1.2 Configurare experimentală.

1.3 Măsurători metodologice și modelare

1.4 Organizarea și principiul de funcționare a declanșatorului.

II SOFTWARE

II. 1 Observații introductive

11.2 Sistemul de colectare și prelucrare a datelor qdpb

11.3 Date configurabile și vizualizări hardware

11.4 Prezentarea datelor în funcție de sesiune

11.5 Sistemul DAQ SPHERE.

II. 6 Sisteme de achiziție de date polarimetru.

Ш REZULTATE EXPERIMENTALE ȘI DISCUȚII LOR

III. 1 Analiza surselor de erori sistematice.

111.2 Date experimentale.

111.3 Discutarea datelor experimentale.

Lista recomandată de dizertații

  • Studiul efectelor spin și isospin în reacțiile de creare a particulelor cumulate 2007, doctor în științe fizice și matematice Litvinenko, Anatoly Grigorievich

  • Studiul interacțiunilor deuteronilor polarizați cu protoni și nuclee în intervalul de impuls 0,7-9,0 GeV/s 2006, doctor în științe fizice și matematice Ladygin, Vladimir Petrovici

  • Studiul dependenței unghiulare a abilităților de analiză a reacțiilor -dd→3Hen și -dd→3H p la o energie deuteron de 270 MeV 2007, Candidat la Științe Fizice și Matematice Janek, Marian

  • Puterea de analiză tensorială a lui Ayy în reacțiile A(d, p)x și A(d, d)x la 9 GeV/c și structura deuteronului la distanțe scurte 1998, candidat la științe fizice și matematice Ladygin, Vladimir Petrovici

  • Studiul abilităților de analiză Ay, Ayy și Axx ale reacției de împrăștiere elastică deuteron-proton la energii de 880 și 2000 MeV 2010, candidat la științe fizice și matematice Kurilkin, Pavel Konstantinovich

Introducerea disertației (parte a rezumatului) pe tema „Măsurători ale capacității de analiză tensorială a T20 în reacția de fragmentare a deuteronilor în pioni la unghi zero și dezvoltarea de software pentru sistemele de achiziție de date ale instalațiilor pe fascicule polarizate”

B.1 Introducere

Lucrarea de disertație prezintă rezultate experimentale măsurători ale capacității de analiză tensorială a T20 în reacția de fragmentare a deuteronilor polarizați tensorial în pioni cumulativi (sub prag). Măsurătorile au fost efectuate prin colaborarea SPHERE pe un fascicul de deuteroni polarizați tensor la complexul de acceleratori al Laboratorului de Înaltă Energie al Institutului Comun de Cercetare Nucleară (LHE JINR, Dubna, Rusia). Studiul observabilelor de polarizare oferă mai detaliat, în comparație cu reacțiile cu particule nepolarizate, informații despre Hamiltonianul de interacțiune, mecanismele de reacție și structura particulelor care participă la reacție. Până în prezent, problema proprietăților nucleelor ​​la distanțe mai mici sau comparabile cu dimensiunea unui nucleon a fost insuficient studiată, atât din punct de vedere experimental, cât și din punct de vedere teoretic. Dintre toate nucleele, deuteronul prezintă un interes deosebit: în primul rând, este cel mai studiat nucleu atât din punct de vedere experimental cât și teoretic. În al doilea rând, pentru deuteron, ca cel mai simplu nucleu, este mai ușor de înțeles mecanismele de reacție. În al treilea rând, deuteronul are o structură de spin netrivială (spin egal cu 1 și moment cvadrupol diferit de zero), care oferă oportunități experimentale largi pentru studierea observabilelor de spin. Programul de măsurare, în cadrul căruia s-au obținut datele experimentale prezentate în lucrarea de disertație, este o continuare firească a studiilor structurii nuclee atomiceîn reacții cu nașterea particulelor cumulate în ciocnirea nucleelor ​​nepolarizate, precum și observabile de polarizare în reacția de rupere a deuteronului. Datele experimentale prezentate în lucrarea de disertație fac posibilă avansarea înțelegerii structurii de spin a deuteronului la distanțe mici între nucleoni și completează informațiile privind structura deuteronului obținute în experimente cu o sondă leptonică și în studiul reacției de rupere a deuteroni polarizați tensor și, prin urmare, par a fi relevanți. Până în prezent, datele prezentate în lucrarea de disertație sunt singurele, deoarece pentru realizarea acestui gen de cercetare sunt necesare fascicule de deuteroni polarizați cu o energie de câțiva GeV, care în prezent și în următorii câțiva ani vor fi disponibile doar la complexul accelerator LHE JINR, unde este firesc să continuăm cercetările în această direcție. Datele menționate au fost obținute în cadrul unei colaborări internaționale, prezentate la o serie de conferințe internaționale și publicate, de asemenea, în reviste revizuite de colegi.

În continuare, în acest capitol, vom oferi informații despre particulele cumulate necesare pentru o prezentare ulterioară, definițiile utilizate în descrierea observabilelor de polarizare și, de asemenea, vom oferi scurtă prezentare generală rezultate cunoscute în literatura de specialitate privind reacția de rupere a deuteronului.

B.2 Particule cumulate

Cercetările privind legile care guvernează nașterea particulelor cumulate au fost efectuate încă de la începutul anilor șaptezeci ai secolului al XX-lea. Studiul reacțiilor cu producerea de particule cumulate este interesant deoarece oferă informații despre comportamentul componentei cu impuls mare (> 0,2 GeV/c) în nucleele de fragmentare. Impulsurile interne mari indicate corespund celor mici (< 1 ферми) межнуклонным расстояниям. На таких (меньших размера нуклона) расстояниях использование нуклонов как квазичастиц для описания свойств ядерной материи представляется необоснованным, и могут проявляться эффекты ненуклонных степеней свободы в ядрах , , , . В глубоконеупругом рассеянии лептонов упомянутый диапазон внутренних импульсов соответствует значениям переменной Бьоркена хъ >1, unde secțiunile transversale devin foarte mici.

În primul rând, să definim ceea ce va fi înțeles în viitor prin termenul „particulă cumulativă” (a se vedea, de exemplu, referințele din acesta). Particula c, născută în reacție:

Ar + Ac.^c + X, (1) se numește „cumulat” dacă sunt îndeplinite următoarele două condiții:

1. particula c s-a născut într-o regiune cinematică inaccesibilă în timpul ciocnirilor de nucleoni liberi având același impuls per nucleon ca și nucleele Ai și Ac în reacție (1);

2. particula c aparține regiunii de fragmentare a uneia dintre particulele care se ciocnesc, adică. trebuie făcut fie

St, - Yc\< \YAii - Ус| , (2) либо

DA„-Da\

YA„ - Yc\ « - Ye\ = - Ye\ + \YAii - YAi\ . (4)

Din datele experimentale (a se vedea, de exemplu, , , , , , , , , , , , , ) rezultă că pentru experimentele pe o țintă fixă, forma spectrului particulelor cumulate depinde slab de energia de coliziune, începând cu energiile particulelor incidente. Tb > 3-I-GeV. Această afirmație este ilustrată în Fig. 1, reprodusă din lucrare, care arată dependențele de energia protonului incident: (b) raportul randamentelor de pioni de diferite semne 7r~/7r+ și (a) parametrul de pantă inversă al spectrului To pentru secțiuni transversale de aproximare Eda/dp - C exp(-Tx/To ) pentru producerea de pioni cumulativi măsurați la un unghi de 180°. Aceasta înseamnă că independența formei spectrelor față de energia primară începe cu diferența de viteză a particulelor care se ciocnesc \YAii - YAi\> 2.

Un alt tipar stabilit este independența spectrelor particulelor cumulate față de tipul de particule pe care are loc fragmentarea (vezi Fig. 2).

Întrucât teza examinează date experimentale privind fragmentarea deuteronilor polarizați în pioni cumulativi, modelele stabilite în reacțiile cu producerea de particule cumulate (dependența de masa atomica nucleul de fragmentare, dependența de tipul de particule detectate etc.) nu vor fi discutate. Dacă este necesar, acestea pot fi găsite în recenzii: , , , .

Orez. 1: Dependența de energia protonică incidentă (Tp) a (a) parametrului pantei inverse To și (b) raportului de randament mm~/mm+, integrat pornind de la o energie pionică de 100 MeV. Figura și datele marcate cu cercuri sunt preluate din . Datele marcate cu triunghiuri sunt citate în din .

B.3 Descrierea stărilor polarizate ale particulelor cu spin 1

Pentru comoditatea unei prezentări ulterioare, oferim o scurtă prezentare generală a conceptelor , , care sunt utilizate pentru a descrie reacțiile particulelor cu spin 1.

În condiții experimentale normale, un ansamblu de particule cu spin (fascicul sau țintă) este descris de o matrice de densitate p, ale cărei principale proprietăți sunt următoarele:

1. Normalizare Sp(/5) = 1.

2. Ermitianitatea p = p+.

Prezentați experimentul Referința 6

Ch-1-1-1-1-ы f Prezentarea experimentului

T ▼ Referința 6

L-S O - Si - RЪ f d sh

Variabila de scară cumulativă xc

Orez. 2: Dependența secțiunii transversale pentru producerea de particule cumulate de variabila de scară cumulativă xc (57) (a se vedea punctul III.2) pentru fragmentarea unui fascicul de deuteron pe diferite ținte în pioni la unghi zero. Desenul este preluat din lucrare.

3. Media operatorului O se calculează ca (O) = Sp(Op).

Polarizarea unui ansamblu (mai precis, un fascicul) de particule cu spin 1/2 se caracterizează prin direcția și valoarea medie a spinului. În ceea ce privește particulele cu spin 1, ar trebui să se facă distincția între polarizări vectoriale și tensoare. Termenul „polarizare tensorală” înseamnă că descrierea particulelor cu spin 1 utilizează un tensor de rangul doi. În general, particulele cu spin I sunt descrise de un tensor de rang 21, deci pentru I > 1 ar trebui să se facă distincția între parametrii de polarizare de rang 2, 3 etc.

În 1970, la cel de-al 3-lea Simpozion Internațional despre Fenomenele de Polarizare, a fost adoptată așa-numita Convenție Madison, care, în special, reglementează denumirile și terminologia experimentelor de polarizare. La înregistrare reacție nucleară A(a, b)B, săgețile sunt plasate deasupra particulelor care reacționează în stare polarizată sau a căror stare de polarizare este observată. De exemplu, notația 3Н(с?,п)4Н înseamnă că o țintă 3Н nepolarizată este bombardată de deutronii polarizați d și că se observă polarizarea neutronilor rezultați.

Când vorbim despre măsurarea polarizării particulei b într-o reacție nucleară, ne referim la procesul A(a,b)B, adică. în acest caz, fasciculul și ținta nu sunt polarizate. Parametrii care descriu schimbările în secțiunea transversală a reacției atunci când fie fasciculul, fie ținta (dar nu ambele) sunt polarizate se numesc abilități de analiză ale reacției de forma A(a, b)B. Astfel, cu excepția cazurilor speciale, polarizările și abilitățile de analiză ar trebui să fie clar distinse, deoarece ele caracterizează reacții diferite.

Reacții de tip A (a, b)B, A(a,b)B etc. se numesc reactii de transfer de polarizare. Parametrii care leagă momentele de spin ale particulei b și ale particulei o se numesc coeficienți de transfer de polarizare.

Termenul „corelații de spin” se aplică experimentelor care studiază reacții de forma A (a, b) B și A (a, b) B, iar în acest din urmă caz ​​polarizarea ambelor particule rezultate trebuie măsurată în același eveniment.

În experimentele cu un fascicul de particule polarizate (măsurători ale abilităților de analiză), în conformitate cu Convenția Madison, axa z este direcționată de-a lungul impulsului particulei fasciculului kjn, axa y este direcționată de-a lungul k(n x kout (adică, perpendiculară). față de planul de reacție), iar axa x trebuie să fie îndreptată astfel încât sistemul de coordonate rezultat să fie dreapta.

Starea de polarizare a unui sistem de particule cu spin / poate fi complet descrisă prin (21+1)2 - 1 parametri. Astfel, pentru particulele cu spin 1/2, cei trei parametri pi formează un vector p, numit vector de polarizare. Expresia în termenii operatorului spin 1/2, notat cu sr, este următoarea:

Pi = fa) , i = x,y,z , (5) unde parantezele unghiulare înseamnă media asupra tuturor particulelor ansamblului (în cazul nostru, fasciculul). Valoarea absolută a lui p este limitată< 1. Если мы некогерентно смешаем п+ частиц в чистом спиновом состоянии, т.е. полностью поляризованных в некотором данном направлении, и частиц, полностью поляризованных в противоположном направлении, поляризация составит р - , или p = N+-N- , (6) если под iV+ = и AL = п™+п понимать долю частиц в каждом из двух состояний.

Deoarece polarizarea particulelor cu spin 1 este descrisă de un tensor, reprezentarea acesteia devine mai complicată și mai puțin clară. Parametrii de polarizare sunt niște cantități observabile ale operatorului spin 1, S. Sunt utilizate două seturi diferite de definiții pentru parametrii de polarizare corespunzători — momentele tensorale carteziene Pi, pij și tensorii de spin tkq. În coordonatele carteziene, conform Convenției Madisonian, parametrii de polarizare sunt definiți ca

Pi - (Si) (polarizare vectorială), (7) 3 ь - -(SiSj + SjSi) - 25ij (polarizare tensorală), (8) unde S este operatorul de spin 1, r, j - x, y, r. Deoarece = 5(5 + 1) =2 , (9) g avem o conexiune

Pxx+Pyy+Pzz = 0 . (10)

Astfel, polarizarea tensorială este descrisă de cinci cantități independente(pxx, pyy, pxy, pxz, pyz), care, împreună cu cele trei componente ale vectorului de polarizare, oferă opt parametri pentru a descrie starea polarizată a unei particule cu spin 1. Matricea de densitate corespunzătoare poate fi scrisă ca:

Р = \( 1 + + SjSi)) . (11)

Descrierea stării de polarizare în termeni de tensori de spin este convenabilă, deoarece aceștia sunt mai simpli decât tensorii cartezieni și sunt transformați la rotația sistemului de coordonate. Tensorii de spin sunt legați între ei prin următoarea relație (vezi): tkq - N Y,(kiqik2q2\kq)ikiqiik2qz > (12)

9192 unde q\k2q2\kq) sunt coeficienții Clebsch-Gordan, iar N este un coeficient de normalizare ales astfel încât condiția să fie îndeplinită

Sp(MU) = (2S + l)6kkl6qqi . (13)

Cele mai mici momente de rotire sunt:

Yu = 1 5 h o - Sz, h -1 = ^(Sx - iSy).

Pentru spin I, indicele k variază de la 0 la 21 și |d|< к. Отрицательные значения q могут быть отброшены, поскольку имеется связь tk q = (-1)Ч*к + . Для спина 1 сферические тензорные моменты определяются как

Astfel, polarizarea vectorială este descrisă de trei parametri: real tw și complex £t, iar polarizarea tensorală cu cinci: real £20 și complex ^b hi

În continuare, luăm în considerare situația în care sistemul de spin are simetrie axială în raport cu axa ((să lăsăm denumirea l pentru sistemul de coordonate asociat cu reacția luată în considerare, așa cum este descris mai sus). caz special interesant prin faptul că fasciculele de la surse de ioni polarizați au de obicei simetrie axială. Să ne imaginăm o astfel de stare ca un amestec incoerent care conține o fracțiune de particule N+ cu spini de-a lungul C, o fracțiune de particule AL cu spini de-a lungul și o fracțiune de No particule cu spini uniform distribuite în direcții într-un plan perpendicular pe În acest caz, doar două momente de polarizare ale fasciculului sunt nenule, t\o (sau p^) și t2o (sau p^). Să direcționăm axa de cuantizare de-a lungul axei de simetrie £ și să înlocuim t în notație cu z și z cu (. Este evident că (5^) este pur și simplu egal cu N+ - N- și în conformitate cu (15) și ( 7):

15) polarizare vectorială), t2i = -^((Sx.+ iSy)Sg.+ Sg(Sx+iSy)), t22 = f((Sx + iSy)2) polarizare tensorală).

17) (N+ - N-) (polarizare vectorială).

Din (16) și (8) rezultă că

Т20 = ^=(1 - 3Nq) sau РСС = (1-ЗАБ) unde se folosește că (N+ + N-) = (1 - Nu).

Dacă toate momentele de rangul 2 sunt absente (N0 = 1/3), vorbim de pur polarizare vectorială grindă. Valorile maxime posibile de polarizare ale unui astfel de fascicul sunt Γ0ax- - y2/3 sau (19) pmax. 2/3 (polarizare pură vectorială).

Pentru cazul polarizării pur tensorale (ω = 0), din ecuațiile (17) și (18) obținem

-\/5<Т2О<-7= ИЛИ (20) л/2

2 < рсс < +1 .

Limita inferioară corespunde cu No - 1, cea superioară - AG+ = AL = 1/2.

În cazul general, axa de simetrie £ a unui fascicul polarizat de la sursă poate fi orientată într-o manieră arbitrară în raport cu sistemul de coordonate xyz asociat cu reacția luată în considerare. Să exprimăm momentele de rotație din acest sistem. Dacă orientarea axei (date de unghiurile /3 (între axele z și C) și φ (rotația cu -φ în jurul axei z aduce axa C în planul yz), așa cum se arată în Fig. 3, și în sistemul C polarizările fasciculului sunt egale cu ω, T20, atunci momentele tensorale în sistemul xyz sunt egale:

Momente vectoriale: Momente tensoare:

10 = r10COS/3 , t20 = -7p(3cOS2/? - 1) , (21) itn = ^Lsin/fe4*-. t2l = sinPcosRe(f, l/2 l/2

În cazul general, secțiunea transversală invariantă a = Eda/dp a reacției A(a, b)B se scrie astfel: st = ao(Etkqnq) . (22) k,q

Valorile lui Tkq sunt numite abilități de analiză ale reacției. Convenția Madisonian recomandă notarea puterilor de analiză tensorială ca Tkq (sferică) și A;, Lu (carteziană). Patru abilități de analiză - vector gTc și tensor Ty, T2\ și T22

Orez. 3: Orientarea axei de simetrie £ a fasciculului polarizat în raport cu sistemul de coordonate xyz asociat cu reacția, xz este planul de reacție, (3 este unghiul dintre axele z (direcția fasciculului incident) și rotația lui na-f în jurul axei z aduce axa £ în planul yz.

Ele sunt valabile datorită conservării parității, iar Ti = 0. Ținând cont de aceste restricții, ecuația (22) ia forma: сr =<70-.

În coordonatele carteziene, aceeași secțiune este scrisă ca:

3 1 2 1 a - o sută tkq , (25) i.e. puterea de analiză a vectorului este egală cu polarizarea vectorială în reacția inversă: rTi = r^rreacție sau Ay = , (26) dar pentru momentul tensor Tt există o schimbare de semn:

T2l = -^р.reacție. ^ (2?)

Pentru împrăștierea elastică, când reacția este identică cu inversul ei, polarizarea vectorială este egală cu puterea de analiză a vectorului. Prin urmare, unele lucrări privind studiul împrăștierii particulelor polarizate se referă la măsurători de polarizare, când, strict vorbind, s-a măsurat puterea de analiză. Cu toate acestea, pentru împrăștierea elastică a deuteronilor este necesar să se facă distincția între puterea de analiză și polarizarea £21 datorită diferenței de semn.

B.4 Scurtă trecere în revistă a datelor cu privire la reacția de fragmentare a deuteronilor în protoni cumulativi

Să rezumăm pe scurt rezultatele cunoscute în prezent ale studierii reacției de fragmentare a deuteronilor în protoni d(pd > 1 GeV/c) + А р(® = 0°) + X, (28) deoarece acestea vor fi necesare la motivarea măsurători luate în considerare în lucrarea de disertație și discutarea rezultatelor obținute.

De-a lungul a douăzeci de ani de cercetare în reacția (28) cu deuteroni polarizați și nepolarizați, s-a acumulat o mare cantitate de date experimentale, ceea ce a inițiat apariția unui număr de modele teoretice care vizează descrierea structurii deuteronului și a mecanismului de reacție. Această reacție are cea mai mare secțiune transversală în comparație cu fragmentarea în alți hadroni și o interpretare clară în cadrul aproximării impulsului. În acest caz, contribuția principală la secțiunea transversală vine din mecanismul spectatorului, care este reprezentat de diagrama prezentată în Fig. 4.

Orez. 4: Diagrama spectatorului pentru fragmentarea unui deuteron într-un proton.

Pentru o funcție de undă deuteron cu două componente (undă S și D) (denumită în continuare „VFD”), secțiunea transversală diferențială (Eda/dp) și puterea de analiză a tensorului T20 sunt scrise după cum urmează:

E~(p)^(u2(k)+w2(k)) , . , 2u(k)w(k) -w2(k)/V2 da u2(k) + w2(k)

Aici p este impulsul protonului detectat și w sunt componentele radiale ale VPD pentru unda S și, respectiv, D. Datorită rolului semnificativ al efectelor relativiste, legătura variabilei k, care joacă rolul impulsului intern al nucleonului în deuteron, cu impulsul protonului detectat depinde de metoda de descriere a deuteronului. Acest lucru se datorează imposibilității fundamentale de a separa, mișcarea centrului de masă și mișcarea relativă într-un sistem de particule care se deplasează cu viteze relativiste. În general, metoda de relativizare a VFD, i.e. modul în care ia în considerare efectele relativiste este una dintre principalele diferențe dintre modelele teoretice utilizate pentru a descrie reacția (28). Prin urmare, la compararea datelor experimentale cu modele teoretice, se va discuta în mod special metoda specifică de relativizare VFD aici ne vom baza pe așa-numita schemă de relativizare minimă; Schema de relativizare minimă este luarea în considerare a VPD în dinamică pe frontul luminos cu o alegere fixă ​​a direcției frontului luminos (z + t = 0). Această abordare, aparent, a fost propusă pentru prima dată în și a fost utilizată pe scară largă în descrierea sistemelor relativiste compozite (vezi, de exemplu, , , , ). În această abordare, impulsul p al protonului detectat și impulsul intern k al nucleonului din deuteron sunt legate prin relația: m, M sunt masele protonului și deuteronul, p, d sunt momentele lor tridimensionale. Funcțiile nerelativiste care depind de A sunt folosite ca funcție de undă; și înmulțit cu factorul de normalizare 1/(1 - a).

Secțiunea transversală de fragmentare a deuteronilor nepolarizați în protoni la unghi zero a fost studiată în intervalul de la 2,5 până la 17,8 GeV/s a impulsului deuteronilor primari în lucrări , , , , , , . În general, spectrele experimentale obţinute sunt bine descrise de spectre

32) mecanism tator folosind VFD-uri general acceptate, de exemplu VFD-urile Reid sau pariziene.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 k. GeV/c

Orez. 5: Distribuția nucleonilor în funcție de momentul relativ în deuteron, extras din date experimentale pentru diferite reacții care implică deutronul. Desenul este preluat din lucrare.

Deci, din fig. 5 se poate observa că distribuțiile de impuls ale nucleonilor din deuteron, extrase din datele pentru reacții: împrăștierea inelastică a electronilor pe un deuteron d(e,e")X, împrăștierea înapoi elastică proton-deuteron p(d,p) d, și ruptură, sunt în acord deuteron Cu excepția intervalului de moment intern de la 300 la 500 MeV/c, datele sunt descrise de către mecanismul de spectator folosind VPD de la Paris În special, ținând cont de aportul din recuperarea pionilor în starea intermediară, permite o descriere satisfăcătoare a datelor. irN, care, în plus, în astfel de calcule trebuie să fie cunoscute în afara suprafeței de masă

0,4 1,2 2,0 2.Inn - 0,2/k) pot apărea grade de libertate non-nucleonice. În special, în această lucrare a fost introdus un amestec al componentei de șase cuarci \6q), a cărui probabilitate a fost de ~ 4%.

Astfel, se poate observa că, în general, spectrele de protoni obținute din fragmentarea deuteronilor în protoni la unghi zero pot fi descrise până la momente interne de ~ 900 MeV/c. În acest caz, este necesar fie să se țină cont de diagramele care urmează aproximării impulsului, fie să se modifice VFD ținând cont de posibila manifestare a gradelor de libertate non-nucleonice.

Observabilele de polarizare pentru reacția de rupere a deuteronului sunt sensibile la contribuțiile relative ale componentelor VPD corespunzătoare diferitelor momente unghiulare, astfel încât experimentele cu deuteroni polarizați oferă informații suplimentare despre structura deuteronului și mecanismele de reacție. În prezent, există date experimentale extinse cu privire la capacitatea de analiză a tensoriilor a T20 pentru reacția de rupere a deuteronilor polarizați tensor. Expresia corespunzătoare în mecanismul spectatorului este dată mai sus, vezi (30). Datele experimentale pentru Tad, obținute în lucrări , , , , , , , , , , sunt prezentate în Fig. 6, din care reiese clar că pornind deja de la momente interne de ordinul 0,2 -f- 0,25 GeV/c, datele nu sunt descrise de VPD-uri bicomponente general acceptate.

Luând în considerare interacțiunea stării finale, se îmbunătățește acordul cu datele experimentale până la momente de ordinul a 0,3 GeV/c. Luând în considerare contribuția componentei cu șase cuarci în deuteron, face posibilă descrierea datelor până la momente interne de ordinul a 0,7 GeV/c. Comportamentul lui T20 pentru momente de ordinul a 0,9 -f-1 GeV/c este în cel mai bun acord cu calculele din cadrul QCD folosind metoda amplitudinilor nucleare reduse, care ia în considerare antisimetrizarea cuarcilor din diferiți nucleoni. Astfel, pentru a rezuma cele de mai sus:

1. Datele experimentale pentru secțiunea transversală pentru fragmentarea deuteronilor nepolarizați în protoni la unghi zero pot fi descrise în cadrul modelului nucleon.

2. Datele pentru T20 au fost descrise până acum numai folosind grade de libertate non-nucleonice.

B.5 Scopul și structura lucrării de disertație

Scopul acestei disertații a fost acela de a obține date experimentale despre capacitatea de analiză a tensorilor a reacției T20.

Ta, pentru df *12C-> p(O") + X

0 200 400 600 800 1000 k (MeV/s)

Orez. 6: Capacitatea de analiză a tensorului T2o a reacției de rupere a deuteronului. Desenul este preluat din lucrare.

60) fragmentarea deuteronilor polarizați tensoral în pioni cumulativi (subprag) la unghi zero pe diverse ținte, precum și crearea software pentru sistemele de achiziție de date ale instalațiilor experimentale care efectuează măsurători de polarizare la complexul accelerator LVE.

Din punct de vedere structural, disertația constă dintr-o introducere, trei capitole și o concluzie.

Teze similare la specialitatea „Fizica nucleului atomic și a particulelor elementare”, 04/01/16 cod VAK

  • Studiul dependenței unghiulare a abilităților de analiză a reacției dd→3Hp la o energie de 200 MeV 2010, candidat la științe fizice și matematice Kurilkin, Alexey Konstantinovich

  • Măsurarea abilităților de analiză a tensorilor și a vectorilor de împrăștiere inelastică a deuteronilor polarizați pe protoni din regiunea rezonanței Roper și energiilor de excitație delta izobară 2001, candidat la științe fizice și matematice Malinina, Lyudmila Vladimirovna

  • Spectrul de masă al ecuației Bethe-Salpeter și efectele relativiste în împrăștierea proton-deuteron 2001, candidat la științe fizice și matematice Semikh, Sergey Sergeevich

  • Studiul abilităților de analiză a reacțiilor dd→pX și d12C→pX la energii intermediare 2011, candidat la științe fizice și matematice Kiselev, Anton Sergeevich

  • Crearea unei ținte de gaz hidrogen-deuteriu polarizat pentru experimentul ANKE pe fasciculul intern al inelului de stocare al acceleratorului COZY 2007, candidat la științe fizice și matematice Grigoriev, Kirill Yurievich

Încheierea disertației pe tema „Fizica nucleului atomic și a particulelor elementare”, Isupov, Alexander Yurievich

CONCLUZIE

Să formulăm principalele rezultate și concluzii ale lucrării de disertație:

1. Pentru prima dată, valoarea capacității de analiză a tensorilor T2o a fost măsurată în reacția d + A -7±(@ = 0°) + fragmentarea X a deuteronilor polarizați tensor în pioni cumulați la unghi zero în două formulări:

La un impuls fix de pion pn = 3,0 GeV/c pentru impulsul deuteron pd în intervalul de la 6,2 la 9,0 GeV/c;

La un impuls fix deuteron pa = 9,0 GeV/c pentru impulsul pionului Ртг în intervalul de la 3,5 la 5,3 GeV/c.

2. Valoarea măsurată a capacității de analiză tensorială T20 nu depinde de masa atomică A a nucleului țintă în intervalul A = 1-^-12.

3. Valoarea măsurată a T2o nu depinde de semnul pionului detectat.

4. Valoarea măsurată a lui T20 nu este nici măcar descrisă calitativ de calculele teoretice cunoscute în prezent în aproximarea impulsului în modelul nucleon al deuteronului.

5. A fost creat un sistem distribuit de colectare și procesare a datelor qdpb, care oferă baza construirii sistemelor de colectare a datelor pentru instalațiile experimentale.

6. Pe baza sistemului qdpb, a fost creat un sistem de achiziție de date, DAQ SPHERE, care a fost utilizat până în prezent în 8 sesiuni pe fasciculul extras al Synchrophasotron și Nuclotron LVE.

7. Pe baza sistemului qdpb au fost create sisteme de colectare a datelor pentru polarimetrele LHE: unul de mare energie pe fasciculul extras, precum și pe ținta internă a Nuclotronului - un polarimetru vectorial și ulterior un polarimetru vector-tensor.

În încheiere, aș dori să mulțumesc conducerii Laboratorului de Înaltă Energie și personal A.I Malakhov, precum și personalului complexului de acceleratoare și sursei POLARIS, care au oferit timp de mulți ani posibilitatea de a efectua lucrări experimentale, rezultatele de care a stat la baza lucrării de disertație prezentate.

Exprim profundă recunoștință conducătorilor mei științifici - A. G. Litvinenko, fără ajutorul căruia în muncă și sprijin în viață această lucrare de disertație nu ar fi fost finalizată, și L. S. Zolin, care a inițiat atât înființarea experimentelor descrise, cât și multe dezvoltări tehnice incluse în această lucrare.

Consider o necesitate plăcută să-mi exprim sincera recunoștință lui I.I Migulina pentru sprijinul moral, care nu poate fi supraestimat, precum și pentru mulți ani de muncă în cadrul colaborării SPHERE, ale cărei rezultate au facilitat în mod semnificativ pregătirea tezei. lucru.

Consider că este de datoria mea să le mulțumesc colegilor K.I Gritsai, S.G. Reznikov, V.G. Afanasyev, A.Yu pentru numeroasele discuții și asistență în diverse aspecte ale acestei lucrări și pentru mulți ani de comunicare profesională. ), precum și tuturor participanților la colaborarea SPHERE din ultimul deceniu, deoarece fără ele ar fi fost absolut imposibil să se obțină rezultatele prezentate în această lucrare.

Mulțumiri speciale autorului - angajații polarimetrului de înaltă energie LHE L.S. Azhgirey și V.N. Zhmyrov, precum și regretatului G.D. Stoletov pentru cooperarea fructuoasă care a condus la crearea unui software polarimetric modern.

Sunt recunoscător lui Yu.K Pilipenko, N.M. Piskunov și V.P.

Lista de referințe pentru cercetarea disertației Candidat la științe fizice și matematice Isupov, Alexander Yurievich, 2005

1. A.M. Baldin. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 8(3), 429, (1977).

2. A.V. Efremov. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 13(3), 613, (1982).

3. V.S. Stavinsky. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 10(5), 949, (1979).

4. V.K.Lukyanov și A.I.Titov. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 10(4), 815, (1979).

5. O.P.Gavrishchuk și colab. Fizica nucleară A, A(523), 589, (1991).

6. I.M. Belyaev, O.P. Gavrishchuk, L.S. Zolin și V.F. Nuclear Physics, 56(10), 135, (1993).

7. N.A. Nikiforov și colab. Phys.Rev.C, C(2), 700, (1980).

8. S.V. Boyarinov şi colab. Nuclear Physics, 50(6), 1605, (1989).

9. S.V.Boyarinov şi colab. Nuclear Physics, 54(1), 119, (1991).

10. K.V. Alanakyan şi colab. Nuclear Physics, 25, 545, (1977).

11. L. Anderson și colab. Phys.Rev.C, C28(3), 1224, (1983).

12. E. Moeller et al. Phys.Rev.C, C28(3), 1246, (1983).

13. A.M.Baldin. Fizica nucleară A, A(434), 695, (1985).

14. V.V.Burov, V.KLukyanov și A.I.Titov. Comunicări ale JINR, R2-10244, (1976).

15. A.M.Baldin. JINR Communications, E2-83-415, (1983).

16. A.V. Efremov și colab. În Proceedings of the Xlth International Seminar on High Energy Physics Problems, ISHEPP"92, pagina 309, Dubna, Rusia, (1992). JINR, Dubna, 1994.

17. Colaborare BCDMS. JINR Communications, El-93-133, (1993).

18. A.G.Litvinenko, A.I.Malakhov și P.I.Zarubin. Variabila de scară pentru descrierea producției cumulate de particule în coliziunile nucleu-nucleu. JINR Rapid Communications, 158]-93, 27-34, (1993).

19. L. S. Schreder. Phys.Rev.Lett., 43(24), 1787, (1979).

20. I.M. Belyaev şi colab. Preprint JINR, R1-89-463, (1989).

21. A.M. Baldin şi colab. Nuclear Physics, 20, 1201, (1979).

22. Yu.S Anisimov, ., A.Yu Isupov și colab. Studiul dependenței secțiunilor transversale de fragmentare a deuteronilor relativiști în 7r~ mezoni cumulativ. Nuclear Physics, 60(6), 1070-1077, (1997).

23. W. Haeberli. Ann. Rev. Nucl. Sci., 17, 373, (1967).

24. L.ILapidus. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 15(3), 493, (1984).

25. H.H.Barshall și W.Haeberli. În Proc. al 3-lea int. Symp. Fenomene de polarizare Nucl. Reacții, pagina XXV, Madison, SUA, (1970). Univ. de Wisconsin Press, Madison, 1971.

26. L. J. B. Goldfarb. Nucl. Phys., 7, 622, (1958).

27. W.Lakin. Phys.Rev., 98, 139, (1955).

28. D. M. Brink și G. R. Stachler. Momentul unghiular. Oxford Claredon Press, (1968).

29. G.R.Satchler. Nucl. Phys., 8, 65, (1958).

30. L.C.Biedenharn. Nucl. Phys., 10, 620, (1959).

31. L. D. Landau și E. M. Lifshits. Teoria câmpului. Nauka, M., ed. a 7-a, (1988).

32. V.A. Karmanov. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 19(3), 525, (1988).

33. P.A.M.Dirak. Rew.Mod.Phys., 21(3), 392-399, (1949).

34. L.A. Kondratyuk și M.V. Terentyev. Nuclear Physics, 4, 1044, (1980).

35. L. L. Frankfurt și M. I. Strikman. Phys. Rep., 76, 215, (1981).

36. A.P.Kobushkin. J. Phys.G.: Nucl.Part.Phys., 12, 487, (1986).

37. G.Ilykasov. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 24(1), 140, (1993).

38. V.G. Ableev şi colab. JETP Letters, 37, 196, (1983).

39. V. G. Ableev et al. Fizica nucleară A, A(393), 491, (1983).

40. V. G. Ableev et al. Fizica nucleară A, A(411), 541e, (1983).

41. A.M. Baldin şi colab. Preprint JINR, R1-11168, (1977).

42. V. G. Ableev et al. JINR Rapid Communications, l52]-92, 10, (1992).

43. V.V. Glagolev și colab. Z. Phys.A, A(357), 608, (1997).

44. R. V. Reid. Ann.Fiz. (N.Y.), 50, 411, (1968).

45. M. Lancombe et al. Phys.Lett.B, B(101), 139, (1981).

46. ​​​​A.P.Kobushkin. În Proceedings of the International Symposium DEUTERON"93, DEUTERON"93, Dubna, Russia, (1993). JINR, Dubna, 1994.

47. P. Bosted. Phys.Rev.Lett., 49, 1380, (1982).

48. P. Berset și colab. J.Phys.G.: Nucl.Part.Phys., 8, Llll, (1982).

49. M.A.Brown și V.V.Vechernin. Nuclear Physics, 28, 1446, (1978).

50. M.A.Brown și V.V.Vechernin. Fizica nucleară, 46, 1579, (1986).

51. M.A.Ignatenko și G.Ilykasov. Nuclear Physics, 48, 1080, (1987).

52. A. Kobushkin și L. Vizireva. J. Phys.G.: Nucl.Part.Phys., 8, 893, (1982).

53. C. F. Perdrisat. Phys. Rev. Lett., 59, 2840, (1987).

54. V. Punjabi et al. Phys.Rev.C, C39, 608, (1989).

55. V. G. Ableev şi colab. JETP Letters, 47, 558, (1988).

56. V. G. Ableev et al. JINR Rapid Communications, 443]-90, 5, (1990).

57. N. T. Cheung et al. Phys.Lett.B, B(284), 210, (1992).

58. V. Kuehn și colab. Phys.Lett.B, B(334), 298, (1994).

59. T. Aono et al. Phys. Rev. Lett., 74, 4997, (1995).

60. L.S.Azhgirey et al. Phys.Lett.B, B(387), 37, (1996).

61. L.S.Azhgirey et al. JINR Rapid Communications, 377]-96, 23, (1996).

62. M.G.Dolidze și G.I.Lykasov. Z. Phys.A, A(335), 95, (1990).

63. M.G.Dolidze și G.I.Lykasov. Z. Phys.A, A(336), 339, (1990).

64. A.P.Kobushkin. J.Phys.G.: Nucl.Part.Phys., 19, (1993).

65. S. J. Brodsky și J. R. Hiller. Phys.Rev.C, C(28), 475, (1983).

66. L.S.Azhgirey şi colab. Instruments and experimental techniques, 1, 51, (1997).

67. Yu.S.Anisimov, A.Yu.Isupov et al. Polarimetru pentru fasciculul intern al Nuyugotron. Scrisori în ECHAYA, 1(1 118]), 68-79, (2004).

68. Yu.S.Anisimov, ., A.Yu.Isupov și colab. Măsurarea capacității de analiză a tensorilor a reacției de fragmentare a deuteronilor polarizați cu tensor cu impuls de la 6,2 la 9,0 GeV/s în pioni cumulați. Scurte comunicări ale JINR, 573]-95, 3M0, 1995).

69. S. Afanasiev, A. Yu Isupov, T. Iwata, et al. Puterea de analiză a tensorului T20 pentru producția cumulativă de pioni din Deuteroni în regiunea energetică GeV. Fizica nucleară A, A(625), 817-831, (1997).

70. S.V.Afanasiev, A.Yu.Isupov, et al. Fragmentarea deuteronilor polarizați Tensor în pioni cumulativi. Phys.Lett.B, B(445), 14-19, (1998).

71. K.I.Gritsaj și A.Yu.Isupov. O încercare de implementare a sistemului de achiziție și procesare a datelor portabile distribuite: datele qdpb

72. Prelucrare cu Branchpoints. JINR Communications, E10-2001-116, 1-19, (2001).

73. A.Yu.Isupov. Sisteme de achiziție de date pentru polarimetrele țintă interne de înaltă energie și Nuclotron cu acces la rețea la rezultatele calculului de polarizare și la date brute. Ceh. J. Fiz. Suppl., A55, A407-A414, (2005).

74. L. Zolin, A. Litvinenko și P. Rukoyatkin. Studiul puterii de analiză a tensorilor în producția cumulativă de particule pe un fascicul de deuteron polarizat la sincrofazotronul Dubna. JINR Rapid Communications, 169]-95, 53, (1995).

75. N.S.Amelin și G.Ilykasov. Fizica nucleară, 33, 100, (1981).

76. S. L. Belostozky și colab. Phys.Lett.B, B(124), 469, (1983).

77. S.L. Belostotsky şi colab. Nuclear Physics, 42, 1427, (1985).

78. O.P. Gavrishchuk și colab. Phys.Lett.B, B(255), 327, (1991).

79. I.M.Belyaev et al. JINR Rapid Communications, 228]-88, (1988).

80. O.P. Gavrishchuk, L.S. Zolin și I.G. Comunicări ale JINR, R1-91-528, (1991).

81. L.S.Azhgirey et al. JINR Communications, El-94-155, (1994).

82. A.A.Nomofilov et al. Phys.Lett.B, B(325), 327, (1994).

83. I.M. Sitnik și colab. În Proceedings of the Xlth International Seminar on High Energy Physics Problems, ISHEPP"92, pagina 443, Dubna, Rusia, (1992). JINR, Dubna, 1994.

84. L. L. Frankfurt și M. I. Strikman. Fizica nucleară A, A(407), 557, (1983).

85. M.V.Tokarev. În Proceedings of the International Workshop DEUTERON"91, volumul E2-92-25 din DEUTERON"91, pagina 84, Dubna, Rusia, (1991). JINR, Dubna, 1992.

86. I.B.Issinsky et al. Acta Phys. Polonica, 25, 673, (1994).

87. A. A. Belushkina et al. În Proc. a VII-a Int. Symp. despre High Energy Spin Physics, volumul 2, pagina 215, Protvino, URSS, (1986). IHEP, Serpuhov, 1987.

88. L.S. Zolin, A.G. Litvinenko, S.G. Reznikov, V.V. Monitorizarea polarizării tensoriilor fasciculelor de deuteron de înaltă energie. Scurte comunicări ale JINR, 288]-98, 27-36, (1998).

89. V. G. Ableev et al. Nucl.Instr. şi Meth.in Phys.Res., A(306), 73, (1991).

90. Yu.E Borzunov şi colab. Instrumente şi tehnici experimentale, 3, 31, (1984).

91. S.A. Averichev şi colab., Communications of JINR, R1-85-512, (1985).

92. R. Brun şi colab. Ghidul utilizatorului GEANT, volumul Intrarea W5013 din Biblioteca de programe CERN. CERN, Geneva, Elveția, (1994).

93. A.M. Baldin şi colab. Communications of JINR, 1-82-28, (1982).

94. I.Kh.Atanasov si I.R.Rusanov. JINR preprint, R13-2000-123, (2000).

95. Maurice J. Bach. Designul sistemului de operare UNIX. Prentice-Hall Corp., New Jersey, (1986).

96. U. Vahalia. Interne UNIX: noile frontiere. Prentice-Hall Corp., New Jersey, (1996).

97. D. Burckhart et al. Revizuirea și perspectivele sistemului de achiziție de date CASCADE la CERN. În Proc. al Conf on Real-Time Applications of Computers in Nuclear, Particle and Plasma Physics, East Lansing, Michigan, SUA, (1995).

98. V.G.Olshevsky și V.Yu.Pomyakushin. Utilizarea sistemului de operare UNIX pe computerul de control al instalării MYUSPIN. Comunicări ale JINR, R10-94-416, 1, (1994).

99. K.I.Gritsay și V.G.Olshevsky. Un pachet software pentru lucrul cu CAMAC pe sistemul de operare FreeBSD. Comunicări ale JINR, R10-98-163, 1, (1998).

100. I.Churin şi A.Georgiev. Microprocessing and Microprogramming, 23, 153, (1988).

101. V.A.Antyukhov, N.I.Zhuravlev, S.V.Ignatiev, G.Kreipe, A.V.Malyshev, T.Opalek, V.T.Sidorov, A.N.Sinaev, A.A. Churin. Blocuri digitale în standardul CAMAC (numărul XVIII). Comunicări ale JINR, R10-90-589, 20, (1990).115116117118119120121122123124

102. V.A.Antyukhov, N.I.Zhuravlev, S.V.Ignatiev, G.Kreipe,

103. A.V.Malyshev, T.Opalek, V.T.Sidorov, A.N.Sinaev, A.A.Stakhin și I.N.Churin. Blocuri digitale în standardul CAMAC (numărul XVIII). Comunicări ale JINR, R10-90-589, 16, (1990).

104. S.N.Bazylev, V.M.Slepnev și N.A. Shutova. Controler de ladă CAMAC SSRS4 bazat pe un computer IBM complet. Proceedings of the XVII International Symposium on Nuclear Electronics; NEC"1997, p. 192, Varna, Bulgaria, (1997). JINR, Dubna, 1998. http://afi.jinr.ru/ccpc.

105. Valerie Quercia și Tim O"Reilly. Volumul trei: Ghidul utilizatorului sistemului X Window. O'Reilly & Associates, (1990).

106. R. Brun, N. Buncic, V. Fine și F. Rademakers. RĂDĂCINĂ. Manual de referință pentru clase. CodeCERN, (1996). Vezi și http://root.cern.ch/.

107. R. Brun şi F. Rademakers. ROOT Un cadru de analiză a datelor orientat pe obiecte. În Proc. al Atelierului AIHENP"96, volumul A(389) al Nucl.Instr.and Meth.in Phys.Res. (1997), paginile 81-86, Lausanne, Elveția. Vezi și http://root.cern.ch/ .

108. R. Brun, N. Buncic, V. Fine și F. Rademakers. RĂDĂCINĂ. Prezentare generală. CodeCERN, (1996). Vezi și http://root.cern.ch/.

109. R. Brun şi D. Lienart. Ghidul utilizatorului HBOOK, volumul Intrarea Y250 din Biblioteca de programe CERN. CERN, Geneva, Elveția, (1987).

110. N.G Anishchenko și colab. În Proc. a 5-a Int. Symp. despre High Energy Spin Physics, volumul 95 din AIP Conf, pagina 445, Brookhaven, New York, (1982). AIP, New York, 1983.

111. V.S.Barașenkov și N.V.Slavin. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 15(5), 997, (1984).

112. L.S.Azhgirey și colab. Secțiune transversală diferențială, tensor Ауу și vector Ау analizând abilitățile reacției 12C(d, р)Х la 9 GeV/c și unghi de emisie de protoni de 85 mrad. JINR pretipărire, R1-98-199, 1-31, (1998).

113. M.A. Brown și M.V. Tokarev. Fizica particulelor elementare și a nucleului atomic, 22, 1237, (1991).

114. A.Yu.Illarionov, A.G.Litvinenko și G.I.Lykasov. Ceh. J. Fiz. Suppl., A51, A307, (2001).

115. A.yu.Illarionov, A.G.Litvinenko și G.I.Lykasov. Fenomene de polarizare în fragmentarea deuteronilor la pioni și a gradelor de libertate non-nucleonice în deuteron. EURO. Fiz. J., A(14), 247, (2002).

116. A.Yu.Illarionov, A.G.Litvinenko și G.I.Lykasov. Analiza teoretică a abilităților de analiză tensorială în reacția de fragmentare a deuteronilor în pioni. Fizica nucleară, 66(2), 1-14, (2003).

117. R. Machleidt, K. Holinde și Chelster. Phys. Rep., 149, 1, (1987).

118. W. W. Buck și F. Gross. Phys. Rev., D20, 2361, (1979).

119. F. Gross, J. W. VanOrden și K. Holinde. Phys. Rev., C45, R1909, (1990).

120. A.Yu.Umnikov. Z. Phys., A357, 333, (1997).

121. A.V. Efremov şi colab. Nuclear Physics, 47, 1364, (1988).

Vă rugăm să rețineți că textele științifice prezentate mai sus sunt postate doar în scop informativ și au fost obținute prin recunoașterea textului disertației originale (OCR). Prin urmare, ele pot conține erori asociate cu algoritmii de recunoaștere imperfect. Nu există astfel de erori în fișierele PDF ale disertațiilor și rezumatelor pe care le livrăm.

Fizicienii au obiceiul de a lua cel mai simplu exemplu al unui fenomen și de a-l numi „fizică” și de a lăsa exemple mai complexe la mila altor științe, de exemplu, matematica aplicată, inginerie electrică, chimie sau cristalografie. Chiar și fizica stării solide este doar „semifizică” pentru ei, deoarece se referă la prea multe probleme speciale. Din acest motiv, vom abandona multe lucruri interesante în prelegerile noastre. De exemplu, una dintre cele mai importante proprietăți ale cristalelor și ale majorității substanțelor în general este că polarizabilitatea lor electrică este diferită în direcții diferite. Dacă aplicați un câmp electric în orice direcție, sarcinile atomice se vor deplasa ușor și vor crea un moment dipol; magnitudinea acestui moment depinde foarte mult de direcția câmpului aplicat. Și aceasta, desigur, este o complicație. Pentru a le ușura viața, fizicienii încep conversația cu cazul special când polarizabilitatea este aceeași în toate direcțiile. Și lăsăm alte cazuri altor științe. Prin urmare, pentru considerentele noastre ulterioare, nu vom avea deloc nevoie de ceea ce vom vorbi în acest capitol.

Matematica tensorială este utilă în special pentru descrierea proprietăților substanțelor care se modifică în funcție de direcția, deși acesta este doar un exemplu de utilizare a acestuia. Deoarece majoritatea dintre voi nu veți deveni fizicieni, ci intenționați să lucrați în lumea reală, unde dependența de direcție este foarte puternică, mai devreme sau mai târziu va trebui să utilizați un tensor. Deci, ca să nu aveți un decalaj aici, vă voi spune despre tensori, deși nu foarte detaliat. Vreau ca înțelegerea ta despre fizică să fie cât mai completă posibil. Electrodinamica, de exemplu, avem un curs complet finalizat; este la fel de complet ca orice curs de electricitate și magnetism, chiar și un curs de institut. Dar mecanica noastră nu este terminată, pentru că atunci când am studiat-o, nu erai încă atât de solid în matematică și nu am putut discuta despre astfel de secțiuni precum principiul celei mai mici acțiuni, lagrangieni, hamiltonieni etc., care reprezintă cel mai elegant mod de descriere a mecanica. Cu toate acestea, avem încă un set complet de legi ale mecanicii, cu excepția teoriei relativității. În aceeași măsură ca și electricitatea și magnetismul, am finalizat multe secțiuni. Dar nu vom termina niciodată mecanica cuantică; totuși, trebuie să lași ceva pentru viitor! Și totuși, ar trebui să știi în continuare ce este un tensor acum.

În cap. 30 am subliniat că proprietățile unei substanțe cristaline sunt diferite în direcții diferite - spunem că este anizotropă. Modificarea momentului dipol indus cu o schimbare a direcției câmpului electric aplicat este doar un exemplu, dar este cel pe care îl vom lua ca exemplu de tensor. Presupunem că pentru o direcție dată a câmpului electric, momentul dipol indus pe unitatea de volum este proporțional cu intensitatea câmpului aplicat. (Pentru multe substanțe, dacă nu prea mari, aceasta este o aproximare foarte bună.) Fie constanta de proporționalitate . Acum vrem să luăm în considerare substanțele care depind de direcția câmpului aplicat, de exemplu cristalul de turmalină pe care îl cunoașteți, care oferă o imagine dublă când vă uitați prin el.

Să presupunem că am descoperit că pentru un cristal selectat, un câmp electric direcționat de-a lungul axei dă polarizare direcționată de-a lungul aceleiași axe, iar un câmp electric de aceeași mărime direcționat de-a lungul axei duce la o altă polarizare, de asemenea, direcționată de-a lungul axei. Ce se întâmplă dacă un câmp electric este aplicat la un unghi de 45°? Ei bine, deoarece va fi pur și simplu o suprapunere a două câmpuri direcționate de-a lungul axelor și , atunci polarizarea este egală cu suma vectorilor și , așa cum se arată în Fig. 31.1, a. Polarizarea nu mai este paralelă cu direcția câmpului electric. Nu este greu de înțeles de ce se întâmplă asta. Există încărcături în cristal care sunt ușor de mutat în sus și în jos, dar care sunt foarte greu de mutat în lateral. Dacă forța este aplicată la un unghi de 45°, atunci aceste sarcini se deplasează în sus mai ușor decât în ​​lateral. Ca urmare a acestei asimetrii a forțelor elastice interne, mișcarea nu este în direcția forței externe.

Smochin. 31.1. Adăugarea vectorilor de polarizare într-un cristal anizotrop.

Desigur, unghiul de 45° nu este evidențiat. Faptul că polarizarea indusă nu este direcționată de-a lungul câmpului electric este adevărat și în cazul general. Înainte de aceasta, am fost pur și simplu „norocoși” să alegem astfel de axe și pentru care polarizarea a fost direcționată de-a lungul câmpului. Dacă cristalul ar fi rotit în raport cu axele de coordonate, atunci un câmp electric direcționat de-a lungul axei ar provoca polarizare atât de-a lungul axei, cât și de-a lungul axei. De asemenea, polarizarea cauzată de un câmp îndreptat de-a lungul axei ar avea, de asemenea, ambele componente - și -. Deci, în loc de fig. 31.1 și am obține ceva similar cu Fig. 31.1, b. Dar, în ciuda acestei complexități, cantitatea de polarizare pentru orice câmp este încă proporțională cu magnitudinea acestuia.

Să luăm acum în considerare cazul general al orientării arbitrare a cristalului în raport cu axele de coordonate. Un câmp electric direcționat de-a lungul axei dă o polarizare cu componente de-a lungul tuturor celor trei axe, astfel încât să putem scrie

Prin aceasta, vreau doar să spun că un câmp electric direcționat de-a lungul axei creează polarizare nu numai în această direcție, ci duce la trei componente ale polarizării și, fiecare dintre acestea fiind proporțională cu. Am numit coeficienții de proporționalitate și (prima pictogramă indică despre ce componentă vorbim, iar a doua se referă la direcția câmpului electric).

În mod similar, pentru un câmp îndreptat de-a lungul axei putem scrie

iar pentru un câmp în direcţia -

În continuare spunem că polarizarea depinde liniar de câmp; prin urmare, dacă avem un câmp electric cu componente și , atunci -componenta polarizării va fi suma a doi, definită de ecuațiile (31.1) și (31.2), dar dacă are componente în toate cele trei direcții, și , atunci componentele de polarizare ar trebui să fie suma termenilor corespunzători din ecuațiile (31.1), (31.2) și (31.3). Cu alte cuvinte, este scris sub formă

1972

/

iunie

Stadiul actual al fizicii și tehnologiei pentru producerea fasciculelor de particule polarizate

Cuprins: Introducere. Starea de rotație a particulei. Principii de obținere a ionilor polarizați. Metoda fasciculului atomic. Disocierea moleculelor de hidrogen. Formarea unui fascicul atomic liber. Atomi de hidrogen și deuteriu într-un câmp magnetic. Magnet separator. Tranziții de radiofrecvență. Tranziții de radiofrecvență într-un câmp slab. Tranziții de radiofrecvență într-un câmp puternic. Instalatii curente. Ionizarea unui fascicul atomic. Ionizator cu un câmp magnetic slab. Ionizator cu un câmp magnetic puternic. Obținerea ionilor negativi prin reîncărcarea ionilor polarizați pozitivi. Ionizare prin particule grele. Metoda mielului. Nivelurile energetice ale atomilor de hidrogen si deuteriu cu n= 2 într-un câmp magnetic uniform. Anotimpurile vieții. Polarizare în stare metastabilă. Procese de reîncărcare. Obținerea ionilor negativi. Obținerea ionilor pozitivi. Metode de creștere a polarizării fasciculului. Sursa de ioni negativi polarizați. Măsurarea polarizării ionilor. Ioni rapizi. Ioni lenți. Surse de heliu-3 polarizat și ioni de litiu. Ioni de heliu-3 polarizați cu încărcare individuală. Surse de ioni de litiu polarizați. Monocristal magnetizat ca donor de polarizare. Injectarea de ioni polarizați în accelerator. Acceleratorul Cockcroft-Walton și acceleratorul liniar. Acceleratorul Van de Graaff. Accelerator tandem. Ciclotron. Acumularea de ioni polarizați. Accelerarea ionilor polarizați. Ciclotron. Sincrociclotron. Fasotron cu variație spațială a câmpului magnetic. Sincrotron. Realizările laboratoarelor individuale. Berkeley, California. Los Alamos. Concluzie. Literatură citată.

Dacă câmpul aplicat E0 are o direcție arbitrară, atunci momentul dipolului indus poate fi găsit cu ușurință din suprapunere

Unde sunt componentele câmpului în raport cu axele principale ale elipsoidului. În problemele de împrăștiere, axele de coordonate sunt de obicei alese pentru a fi fixate în raport cu fasciculul incident. Fie x" y" z" un sistem de coordonate în care direcția de propagare este paralelă cu axa z". Dacă lumina incidentă

x" este polarizat, apoi din teorema optică avem:

Pentru a efectua calcule folosind formula (2.2), este necesar să se noteze componentele p în raport cu axele trasate prin linii întrerupte. Egalitatea (2.1) poate fi scrisă sub formă de matrice:

Să scriem vectorii coloanei și matricele într-o formă mai compactă, în conformitate cu următoarea notație:

În această notație, 2.3 ia următoarea formă:

Componentele unui vector arbitrar F sunt transformate în conformitate cu formula:

Unde, etc. Ca rezultat, din (2.5) și transformarea (2.6) avem:

unde, datorită ortogonalității axelor de coordonate, inversul matricei este o matrice transpusă. Astfel, polarizabilitatea elipsoidului este un tensor cartezian; dacă sunt date componentele sale din axele principale, atunci componentele sale din axele de coordonate rotite pot fi determinate prin formula (2.8). Secțiunea transversală de absorbție pentru lumina polarizată incidentă este determinată pur și simplu de formula:

Unde. În mod similar, dacă lumina incidentă este polarizată, atunci

Dacă amplitudinea de împrăștiere a vectorului

pentru un dipol iluminat de lumină -polarizată, înlocuiți secțiunea transversală în ecuație, obținem secțiunea transversală de împrăștiere

Unde am folosit identitatea matriceală. O expresie similară este valabilă pentru secțiunea transversală de împrăștiere pentru lumina polarizată incidentă.

Aplicație.

Lumina polarizată a fost propusă a fi folosită pentru a proteja șoferul de strălucirea farurilor unei mașini care se apropie din sens opus. Dacă un film polaroid cu un unghi de transmisie de 45° este aplicat pe parbriz și pe farurile unei mașini, de exemplu, în dreapta verticalei, șoferul va vedea clar drumul și mașinile care se apropie iluminate de propriile faruri. Dar polaroidele farurilor mașinilor care se apropie vor fi încrucișate cu polaroidul parbrizului acestei mașini, iar farurile mașinilor care se apropie se vor stinge.

Două polaroid-uri încrucișate formează baza multor dispozitive utile. Lumina nu trece prin polaroidele încrucișate, dar dacă plasezi între ele un element optic care rotește planul de polarizare, poți deschide calea luminii. Acesta este modul în care sunt proiectați modulatoarele de lumină electro-optice de mare viteză. Sunt utilizate în multe dispozitive tehnice - telemetrie electronice, canale optice de comunicare, tehnologie laser.

Există așa-zișii ochelari fotocromici care se întunecă în lumina puternică a soarelui, dar nu sunt capabili să protejeze ochii în timpul unui bliț foarte rapid și luminos (de exemplu, în timpul sudării electrice) - procesul de întunecare este relativ lent. Ochelarii polarizați au o „reacție” aproape instantanee (mai puțin de 50 μs). Lumina strălucitoare a blitzului este trimisă către fotodetectoare miniaturale (fotodiode), care generează un semnal electric, sub influența căruia ochelarii devin opace.

Ochelarii polarizați sunt folosiți în cinematograful stereo, ceea ce dă iluzia tridimensionalității. Iluzia se bazează pe crearea unei perechi stereo - două imagini luate din unghiuri diferite corespunzătoare unghiurilor de vizualizare ale ochiului drept și stâng. Acestea sunt examinate astfel încât fiecare ochi să vadă doar imaginea destinată acestuia. Imaginea pentru ochiul stâng este proiectată pe ecran printr-un Polaroid cu o axă de transmisie verticală, iar pentru ochiul drept - cu o axă orizontală, iar acestea sunt aliniate precis pe ecran. Privitorul se uită prin ochelari polaroid, în care axa polaroidului stâng este verticală, iar cea dreaptă este orizontală; fiecare ochi vede doar „propria” imagine și apare un efect stereo.

Pentru televiziunea stereoscopică, se folosește o metodă pentru întunecarea rapidă alternativă a lentilelor ochelarilor, sincronizată cu schimbarea imaginilor de pe ecran. Datorită inerției vederii, apare o imagine tridimensională.

Polaroidele sunt utilizate pe scară largă pentru a atenua strălucirea de la sticlă și suprafețele lustruite și de la apă (lumina reflectată de ele este foarte polarizată). Lumina ecranelor monitorului LCD este, de asemenea, polarizată.

Metodele de polarizare sunt folosite în mineralogie, cristalografie, geologie, biologie, astrofizică, meteorologie și în studiul fenomenelor atmosferice.