Работы на ускорительном комплексе «Пахра» в 2008 г.

 

 

Преамбула

 

В последние годы на ускорительном комплексе «Пахра» в основном велись исследовательские работы:

· по изучению h-мезонных ядер на тормозном g-пучке электронного синхротрона С-25Р (в режиме с максимальной энергией до 850 МэВ). Цель работы – отработка методов идентификации h-мезонных ядер (квазисвязанных состояний h-мезона и ядра); определение энергий, ширин и сечений образования таких состояний, вероятностей различных мод их распада; сравнение данных с богатым набором имеющихся предсказаний, основанных на различных моделях hN-взаимодействия и поведения адронов (h, p, N, S11(1535)) в ядерной среде;

· по изучению околопорогового фоторождения p0-мезонов на ядрах на выведенном электронном пучке с энергией 350 МэВ и пучке меченых фотонов. Главная цель работы - определение околопороговых амплитуд фоторождения пионов E0+ на ядрах и нуклонах, особенно нейтрона, для которого никаких прямых данных до сих пор в мире нет; проверка имеющихся предсказаний киральной теории возмущений (динамической модели КХД при низких энергиях), а также феноменологических моделей и парциальных анализов;

· по исследованию рентгеновского поляризационного тормозного излучения (ПТИ) релятивистских электронов в веществе. В отличие от обычного рентгеновского излучения, вызванного торможением электронов в веществе, а также выбиванием связанных электронов из атомных оболочек, ПТИ возникает благодаря поляризации атомных оболочек пролетающими заряженными частицам. Для ПТИ характерны большие прицельные расстояния, и поэтому его характеристики особенно чувствительны к пространственному распределению рассеивателей. Цель работы - изучение проявлений в таком излучении пространственной структуры вещества – текстуры, гранулярности и т.п.; создание новых методов диагностики структуры веществ; изучение возможности создания на основе ПТИ источников квазимонохроматического рентгеновского излучения с перестраиваемой длиной волны.

Проводились также измерения прикладного характера на тестовых пучках, пучках фотонов низких энергий, работы по созданию канала синхротронного излучения, по модернизации ускорительного комплекса. Продолжалась работа по обработке результатов более ранних измерений сечений фоторождения h-мезонов на ядрах. Начата подготовка к монтажу в ускорительном зале комплекса «Пахра» нового электронного разрезного микротрона на энергию 55 МэВ, предназначенного для проведения фотоядерных измерений фундаментального и прикладного характера (обнаружение скрытых взрывчатых веществ).

 

Основные результаты в 2008 г.

 

1. В эксперименте по исследованию h-мезонных ядер на тормозном g-пучке электронного синхротрона С-25Р с учетом опыта сеансов 2006 г. была модернизирована двухплечевая экспериментальная установка, включающая два время-пролетных спектрометра (для заряженных и нейтральных частиц) и регистрирующая продукты распада эта-ядер: коррелированные (разлетающиеся с большими противоположными импульсами) p+n, pp и pn пары, которые рождаются во внутриядерных процессах hN®pN и hNN®NN с участием захваченного (остановившегося) h-мезона. В апреле 2008 г.  проводился калибровочный сеанс измерений, который был прерван аварией на ускорителе, остановившей его работу на полгода. После ремонта в ноябре 2008 г. был успешно проведен большой сеанс набора статистики на углеродной мишени при энергии пучка в синхротроне 850 МэВ. В нем были подтверждены данные по коррелированным p+n парам, набранные на установке в 2006 г. Используя разделение по DЕ пионов и протонов, были впервые  изучены каналы с pp и pn парами. Согласно теоретическим ожиданиям именно pn-мода распада эта-ядер может иметь заметную вероятность. В спектрах коррелированных pn-пар действительно был найден очень четкий пик в области скоростей частиц b » 0.5-0.6, свидетельствующий о двухнуклонном распаде остановившегося h-мезона в ядре. Установлена резкая угловая направленность обнаруженных корреляций: в фоновом измерении со сбитым на 30о углом расстановки плеч пик от pn-совпадений практически пропадал. Дальнейшие исследования этого впервые обнаруженного яркого эффекта планируется продолжить в 2009 году, набрав бόльшую статистику.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         Pb

    

Двумерное распределение событий по скоростям частиц, регистрируемых двумя время-пролетными спектрометрами – для заряженных (π, p) и нейтральных (n) частиц.

 

                                      

 

 

 

 

ΔE (относит.ед.)                    Pb

           ßπ

Двумерное распределение частиц  по скоростям и ионизационным потерям в p-спектрометре. Включены только события с «жесткими» частицами, прошедшими через все три ΔE-детектора.

         

 

 

 

 

   N                                 Pb               N                              без Pb                                                   без Pb

 

Распределение по скоростям заряженных частиц при совпадении с нейтроном во втором плече. Виден четкий пик, соответствующий протонам со скоростям около 0.5. Справа показан фон – спектр, получаемый (при меньшем времени измерения) при сбитом на 300 угле раствора плеч установки (π-плечо наклоняли до упора в пол); в фоновом спектре протонный пик почти отсутствует.

 

Двумерное распределение по скорости событий с частицами, прошедшими через все три ΔE-детекторы (т.е. с отсечением мягких частиц). Пятно при скоростях двух частиц в плечах установки в районе 0.5 и 0.5 соответствует NN событиям.

 

 

 

 

 

2. Продолжены работы, связанные с выведенным электронным пучком ускорителя С-25Р и подготовкой эксперимента по околопороговому фоторождению  π0-мезонов. Произведен ремонт части электронных блоков 128-канального годоскопа системы мечения.  Отлаживались видеосистема мониторирования электронного пучка на всех этапах его проводки, видеосистема контроля фотонного пучка на экспериментальной мишени; эти системы видеоконтроля используют стандартные видеокамеры чувствительностью 0.1-0.0001 люкс и позволяют контролировать как положение электронного и фотонного пучков, так и их  интенсивность. Проведены расчеты и моделирование работы системы мечения и экспериментальной установки с учетом реальных характеристиках выведенного электронного пучка.

 

3. На электронном пучке микротрона-инжектора продолжены измерения характеристик рентгеновского поляризационного тормозного излучения в поликристаллических средах. На экспериментальной установке смонтирован кристаллический монохроматор, который существенно расширяет возможности исследований. Одна из целей ведущихся измерений - экспериментальная оценка возможности генерации релятивистскими электронами квазимонохроматического рентгеновского излучения.

 

4. В основном выполнен этап модернизации ускорительного комплекса, направленный на создание на нем источника синхротронного излучения  для спектрометрических исследований: опробован режим работы синхротрона в квазинакопительном режиме на частоте циклов 2.5 Гц (вместо обычных 50 Гц); исследовано поведение во времени размеров банчей и положения пучка в камере ускорителя; опробован режим работы микротрона-инжектора на второй моде ускорения с повышенной энергией. Полностью установлен вакуумный тракт канала вывода вакуумного ультрафиолета; проведено наблюдение пучка ВУФ в экспериментальном зале. Выполнены основные работы по созданию станции синхротронного излучения.

 

5. Проведены измерения распределения интенсивности переходного излучения в  двугранных и трехгранных углах. Характерные особенности излучения в таких структурах позволяют увеличить точность определения параметров электронного пучка.



Публикации в 2008 году

 

А)  в реферируемых журналах

 

1. Г.А. Сокол, Л.Н. Павлюченко. «Обнаружение и исследование h-мезонных ядер в процессе фоторождения». Яд. Физ. 71 (2008) 532-543.

 

2.  Н.А. Гостищев, А.С. Кубанкин, Н.Н. Насонов, В.В. Полянский, В.И. Сергиенко, В.А. Хабло. «Угловая зависимость положения когерентного пика в спектре поляризационного тормозного излучения релятивистских электронов в поликристалле».

Журнал «Письма в ЖТФ». 2008, вып. 17, стр. 78-82.

 

3. В.А. Астапенко, Н.А.Гостищев, П.Н.Жукова, А.С. Кубанкин., Н.Н. Насонов, В.И..Сергиенко, В.А. Хабло.  «Модификация EDXD-метода диагностики поликристаллических и мелкозернистых сред». Журнал «Известия РАН. Серия физическая». 2008, том 72, № 6, стр. 926-929.

 

4. А.В. Серов, Б.М. Болотовский. «Переходное излучение в двугранном и трехгранном угле». ЖТФ, т.78, в.3, 1-5, 2008.

 

5.  A.V. Serov, B.M. Bolotovskii. «Transition radiation produced in dihedral and trihedral angles». Nucl.  Instr.  Meth. Phys. Research B, vol.263, pp.53, 2008.

 

6.  А.В.Серов. «Использование переходного излучения  в малом двугранном угле для регистрации релятивистских частиц».  Краткие сообщения по физике  №12 (2008) 8.

7.  А.В. Серов. «Экспериментальное исследование когерентного переходного излучения релятивистских электронов в двугранном угле». ЖЭТФ, т.135, в.3, 1-5, 2009.

 

8.  L.V. Fil'kov, V.L. Kashevarov. "Comments to the article "The polarizability of the pion: no conflict between dispersion theory and chiral perturbation theory"", arXiv:0805.4486 [hep-ph] (2008); to appear in Phys. Rev. C.

 

9. В.А. Басков, В.В.  Ким, В.Ю.  Тугаенко, В.А.  Хабло. «Транформация амплитудного спектра и режекция по направлении». Приборы и техника эксперимента, в печати.

 

 

Б)  доклады на конференциях и школах:

 

1. A.I. L’vov.  «Deuteron Compton scattering: a potential-based approach». Workshop on Soft photons and light nuclei, June 16-20, 2008, Seattle, USA.

 

2. Н.А. Гостищев, А.С. Кубанкин, Н.Н. Насонов, В.В. Полянский, В.И. Сергиенко, В.А. Хабло. «Поляризационное тормозное излучение в кристаллах». ХХХVIII Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, 26-28 мая 2008, МГУ, Москва.

 

3. V.A. Karpov, G.G. Subbotin, A.V. Serov, V.V. Mikhailin. «Operation of synchrotron "Pakhra" in synchrotron radiation source mode». Всероссийское совещание по ускорителям заряженных частиц RUPAC-08, Звенигород, 28 сентября – 3 октября 2008 г.

http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/r08/papers/WEAAU02.pdf

 

4. G.G. Subbotin. «The new operation mode of synchrotron "Pakhra"». Всероссийское совещание по ускорителям заряженных частиц RUPAC-08, Звенигород, 28 сентября - 3 октября 2008 г.

http://accelconf.web.cern.ch/accelconf/r08/papers/TUAPH08.pdf

 

5. L.V.  Fil'kov, V.L. Kashevarov, «Dipole and quadrupole polarizabilities of the pion», Proceedings of Workshop on the Physics of Excited Nucleons (NSTAR 2007), Bonn, Germany, 5-8 September 2007, p.179. arXiv:0802.0965 [nucl-th] (2008).

 

6. Lev Fil'kov, Viktor Kashevarov, «Dipole and Quadrupole Pion Polarizabilities», The Eighteenth Particle and Nuclei International Conference (PANIC 2008), Eilat, Israel, 9-14 November 2008.

Abstract Number 82-42 (2008).

 

7.  Доклады на Научной конференции отдела физики высоких энергий ФИАН, г.Троицк, 16-17 октября 2008 г.:

А.И. Львов.  «Эта-мезонные ядра: образование и распады».

Л.Н. Павлюченко. «Обработка последних сеансов (2008 г.) на ускорителе "Пахра" по исследованию h-мезонных ядер».

Г.А. Сокол, Е.И. Лейкин. «Изучение ядерного взаимодействия h, h', w, f-мезонов с нуклонами и ядрами».

С.Г. Аракелян, П.Н. Ильичева, В.А. Петрунькин. «Модельно-независимое извлечение поляризуемостей протона из низкоэнергетических данных по gр рассеянию».

А.И. Львов.  «О пороговых амплитудах фоторождения и "проверках КХД"».

Б.Б. Говорков. «Изучение фоторождения нейтральных пионов вблизи порога на изотопах водорода».

В.А. Басков. «Выведенный электронный пучок и система мечения фотонов ускорителя "Пахра"».

А.С. Белоусов, Е.И. Малиновский. «Гамма-активность, возникающая в мишенях под действием пучка тормозного излучения».

В.И. Сергиенко. «Исследования рентгеновского поляризационного тормозного излучения».

В.И. Алексеев, Е.Г. Бессонов, В.И. Сергиенко.  «Канал синхротронного излучения электронного ускорителя "Пахра"».

А.В. Серов.  «Исследование когерентного переходного излучения в двухгранном угле».

А.В. Серов. «О развитии синхротрона "Пахра": обзор некоторых возможностей».

А.И. Карев, В.Г. Раевский.  «Разрезной микротрон ФИАН. Конструкция, моделирование, статус».

А.В. Серов, Г.Г. Субботин.  «Квазинакопительный режим работы синхротрона».

Г.Г. Субботин. «Импульсная система питания электромагнита синхротрона "Пахра"».

Ю.А. Башмаков, В.А. Карпов. «О выводе электронов из синхротрона "Пахра"».

А.В. Кольцов.  «Инструментальные средства для развертывания АСУ ускоритель-ных комплексов».

В.П. Бусыгин. «Программируемые генераторы импульсов для АСУ ускорительных комплексов».

В.Г. Куракин. «Концепция сверхпроводящего электронного рециркулятора для ускорительного комплекса ФИАН в г. Троицке».

Е.Г. Бессонов. «Источники света и рециркуляторы».

 

Сборник докладов этой конференции (всего 40 докладов) готовится к печати в издательстве ФИАН под редакцией А.И.Львова (вероятное время его выхода в свет – январь-февраль 2009 г.).

 

 

В) защита диссертаций, подготовка дипломных (бакалаврских, магистерских) работ:

 

Защищена кандидатская диссертация (кфмн):

Н.А. Гостищев (Белгородский государственный университет) -  по материалам, полученным при исследовании ПТИ на микротроне ФИАН.

 

 

Д) другие публикации:

 

Г.А. Сокол. «Об идентификации связанного состояния h-мезона с NN-системой в промежуточной стадии реакции фоторождения p-мезонов на дейтроне при энергиях Eg в области образования S11(1535)-резонанса». Препринт ФИАН №9, Москва, 2008.

 

Ю.А.Башмаков. Работа выпускников кафедры в Отделе физики высоких энергий ФИАН. В кн. Кафедра электрофизических установок. История, люди, события. М.: МИФИ, 2008, 264 с.

 

 

 

Формулировка основных задач на  2009 год

 

- На пучке тормозных γ-квантов высоких энергий синхротрона С-25Р измерить с большей статистикой сечения образования эта-ядер и бренчинги их распада по каналам πN, pp и pn. Задействовать в экспериментальной установке детектор вперед-летящих протонов и исследовать тройные совпадения все быстрых частиц, возникающих на этапе образования и распада эта-ядер. Использовать спектрометрические данные по двухнуклонным модам распада для прецизионного определения ширин и энергий связи эта-ядер.

 

 - На выведенном электронном пучке и системе мечения фотонов провести измерения процесса фоторождения π0-мезонов на сложных ядрах в диапазоне энергий до 250 МэВ.

 

 - На электронном пучке микротрона-инжектора продолжить изучение рентгеновских спектров поляризационного тормозного излучения от различных материалов  с помощью модернизированной экспериментальной установки в широком диапазоне углов.

 

 - Смонтировать в ускорительном зале разрезной микротрон на 55 МэВ и провести его физический запуск. Подготовить к работе установку для измерения процессов многочастичного фоторасщепления ядер на пучке γ-квантов от этого микротрона.