И. Ф. ЛАРИН

Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва

ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕЙТРАЛЬНОГО ПИОНА

В ЭКСПЕРИМЕНТЕ PRIMEX

Эксперимент PrimEx проводится на пучке меченных g-квантов с энергией 5.5 ГэВ электронного ускорителя лаб. им. Томаса Джефферсона [1]. В эксперименте изучается фоторождение нейтрального пиона. Измерение ширины распада -мезона на два g-кванта с точностью на уровне 1.5 % даёт уникальную возможность проверить предсказание КХД для этой величины, основанное на количестве цветовых состояний кварков, равном трём [2].

В годах при определяющем участии российских физиков из ИТЭФ в лаборатории Томаса Джефферсона (США) был собран уникальный гибридный электромагнитный калориметр.

Рис. 1. Внешний вид гибридного электромагнитного калориметра

Hycal эксперимента PrimEx

Калориметр (рис. 1) состоит из 1152 сцинтилляционных модулей PbWO4 и 576 модулей из свинцового стекла и был спроектирован для регистрации и измерения времени жизни -мезона посредством эффекта Примакова [3]. Прецизионное измерение сечения примаковского рождения -мезона требует измерения угла, при котором был рожден мезон, с точностью не хуже 0.3мрад. Также существенно точное восстановление инвариантной массы -мезона для эффективного подавления фона. Порог регистрации g-квантов сцинтилляционными модулями калориметра составляет 50-100МэВ.

Энергия нейтрального пиона определялась фотонным таггером и электромагнитным калориметром. Было достигнуто разрешение по массе -мезона для сцинтилляционной части калориметра около 2,3МэВ при энергиях g-квантов от распада -мезона 0,5 – 5,0ГэВ. Использование уникального фотонного таггера дает возможность уменьшить погрешность в измерении этих энергий и достичь одного из наилучших значений для разрешения в этой области энергий – 1,3МэВ (рис. 2).

Рис. 2. Слева – спектр инвариантных масс двух g-квантов в электромагнитном

калориметре. Справа – тот же спектр, построенный с учетом информации

от таггера и в предположении упругости события

В ходе сеанса 2004 года было записано несколько миллионов событий с -мезонами, из них более трехсот тысяч событий упругого рождения. В качестве мишени использовались в основном углерод и свинец.

Рис. 3. Распределение мезонов по углу рождения

На рис. 3. приведено характерное распределение -мезонов по углу рождения. Показана фитирующая кривая с учетом различных механизмов рождения -мезона. Показан вклад механизмов: Примаковский механизм, когерентное ядерное рождение, их интерференция и ядерное некогерентное рождение.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ .17466.

Список литературы

1. Primex Conceptual Design Report (http://www. jlab. org/primex/primex_notes/PrimEx_CDR. ps).

2. Goity J. L., Bernstein A. M., Donoghue J. F., Holstein B. R. // Phys. Rev. D66:0760

3. High Performance PbWO4 Hybrid Calorimeter at Jefferson Lab A. Gasparian, Proceedings to Calor-2004, March 2004; Performance of the PrimEx Electromagnetic Calorimeter M. Kubantsev, I. Larin, A. Gasparian and the PrimEx Collaboration, Proceedings to Calor-2006, June 2006.