重Lambda超核寿命的直接实验测量

发布时间：2020-08-26 16:55

【摘要】：自从1952年Λ超核被发现以来,对于超核的研究引起了人们极大的兴趣。超核为我们提供了独特的研究重子-重子弱相互作用的核环境,可以帮助我们更好地理解QCD中强相互作用限的问题。自由A超子主要通过介子衰变道进行衰变,其寿命约为263ps。当Λ超子被束缚在原子核内时,即形成Λ超核,其主要通过非介子衰变道进行衰变,寿命也将减小。在非介子衰变的研究中, 个很重要的方面是研究由单核子或者双核子诱发衰变的衰变宽度TN=(N=n,p或者NN)以及他们的分支比。由于较少受到终态相互作用的影响,这一方面的研究主要集中在较轻的超核范围,并且在实验和理论方面都获得了很大的进展。然而,基于弱相互作用的短程近似,对于衰变的不对称性以及超核总衰变宽度(亦即超核寿命)与超核质量A的依赖关系的研究仍然很贫乏,而这将会对部分衰变宽度的研究提供非常重要的信息。对于重超核系统,终态相互作用效应非常明显,不能简单的将关于轻核的部分衰变宽度的研究延伸到重核系统,进而研究其总衰变宽度与超核质量的依赖性关系。因此,精确测量超核寿命或其总衰变宽度就变成非常重要而且唯一的的手段来检验或者提升目前的理解。许多实验室开展了这方面的研究。在BNL和KEK,研究者们很精确的区分了所产生的Λ超核的种类,并且得到了高精度的A超核寿命数据以及部分衰变宽度,其结果显示,在中重质量范围(A56),A超核的寿命将保持在210ps左右。在较重质量范围,实验数据非常少,惟一的数据来自于COSY-13,其结果显示在180A225的质量范围内,A超核的寿命为145ps左右。这与从较轻以及中重超核的研究中得到的结论有很大的差别,极大的挑战了目前对于AN→NN相互作用机制以及弱相互作用力程的理解。本论文工作的目标是为重A寿命的研究提供更多的实验数据。该实验于2009年在美国Jefferson Lab Hall C完成。采用2.35GeV的连续电子束流经散射后形成的轫致辐射光子束流与Fe、Cu、Ag和Bi等靶材料作用,利用(γ,K+)反应产生Λ超核,利用裂变碎片探测器对反应中产生的裂变碎片进行探测。我们的结果显示,在此质量范围内,Λ超核的寿命在210ps左右,与之前的关于中重质量超核寿命的研究结果在误差允许范围内非常接近,并且与最新的理论预言相符合。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O571

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