BelNET logo

Электронный портал ядерных знаний Республики Беларусь

Belarusian Nuclear Education and Training Portal - BelNET

eng

rus

Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "5091"
2024-07-29
Двухщелевой эксперимент на фемтометровом масштабе

Недавно коллаборация ALICE направила в печать статью, в которой описывается первое измерение угловой анизотропии, возникающей при распаде -мезонов, когерентно рожденных в процессах ультрапериферического взаимодействия ядер свинца. Измеренная анизотропия зависит от прицельного параметра .

При ультрапериферических взаимодействиях ядра свинца проходят на довольно большом расстоянии друг от друга. Одно из ядер испускает виртуальный фотон, который взаимодействует со вторым ядром, что приводит к появлению -мезонов, распадающихся на два электрически заряженных пиона (см. рисунок 1). В последние годы этот процесс активно изучался группой релятивистской ядерной физики НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ с целью исследования эффекта ядерных экранировок, т.е. подавления амплитуд фоторождения на ядрах по сравнению с суммой амплитуд фоторождения на отдельных нуклонах.


Рис.1 Схематическое изображение двух интерферирующих амплитуд при фоторождении -мезонов в ультрапериферических взаимодействиях двух ядер

Оказывается, этот процесс можно также использовать для исследования интерференционных эффектов на фемтометровом масштабе. Тут важно, что в эксперименте невозможно определить, какое из двух ядер являлось источником фотона, и, соответственно, на каком произошло фоторождение . В квантовой механике этим двум возможным ситуациям соответствуют две амплитуды, интерференция которых и приводит к появлению анизотропии – зависимости количества зарегистрированных -мезонов от угла разлёта дочерних пионов. При этом следует отметить, что время жизни -мезонов () чрезвычайно мало, и их распад происходит быстрее, чем время обмена какой-либо информацией между двумя ядрами (). Соответственно, пионы из распада описываются (квантово-)запутанной нелокальной волновой функцией.

Чтобы выделить события ультрапериферического рождения -мезонов во взаимодействиях ядер свинца в детекторе ALICE отбирались события, в которых присутствуют только два трека от заряженных частиц, и не было никакой дополнительной активности (см. рисунок 2).


Рис.2 Реконструкция одного из зарегистрированных ALICE событий фоторождения -мезонов

Далее читайте в Подробнее.

Загрузить:
logo_НИЦ «Курчатовский институт».jpg2656image/jpeg2022-07-17 21:30:46

Прицельный параметр определялся по количеству нейтронов, регистрируемых специальными детекторами, находящимися вблизи оси пучков с обеих сторон ALICE. Ситуация, когда нейтронов не зарегистрировано (категория событий 0n-0n), соответствует среднему прицельному параметру фм. Если нейтрон регистрируется, с одной из сторон ALICE, что соответствует диссоциации лишь одного из двух сталкивающихся ядер (Xn-0n + 0n-Xn), то средний прицельный параметр составляет фм. Наконец, если нейтроны зарегистрированы с обеих сторон (Xn-Xn), то средние расстояние между взаимодействующими ядрами фм. Измеряемым параметром является угол между двумя векторами, образованными суммой и разностью поперечных импульсов и -мезонов. Эта наблюдаемая зависит от угла разлёта пионов. При переходе от событий класса 0n-0n к событиям класса Xn-Xn угловая анизотропия увеличивается больше чем на порядок (см. рисунок 3). Следует отметить, что подобная анизотропия уже наблюдалась экспериментом STAR, который проводился на коллайдере RHIC, однако зависимость от прицельного параметра была измерена впервые. Таким образом эксперимент ALICE осуществил двухщелевой эксперимент на фемтометровом масштабе. Если описывать полученный результат в терминах двухщелевого интерферометра, то роль расстояния между щелями играет прицельный параметр взаимодействующих частиц.


Рис.3 Распределение событий фоторождения -мезонов в зависимости угла () между двумя векторами, образованными суммой и разностью поперечных импульсов и -мезонов. Левое изображение соответствует категории событий 0n-0n, центральное – Xn-0n+0n-Xn, правое – Xn-Xn

Подробнее с работой ALICE можно ознакомится из препринта статьи, описывающей исследование, а также из материалов семинара ЦЕРН (слайды, видеозапись).

Вход, регистрация