在ANKE-COSY上利用极化氘靶对中子—质子散射的初步研究

发布时间：2020-08-27 14:48

【摘要】：对核子之间相互作用的的理解是整个核物理以及强子物理的基础。核子核子(NN)散射是研究核力的理想工具。对核子核子散射的完整描述需要足够的实验观测量,对这些观测量进行相移分析(PSA)可以得到核子核子的散射振幅。测量完整的核子核子散射观测量需要极化实验。通过分析现有的实验数据可以得到质子质子散射在2 GeV以下的振幅。而对中子质子系统,在单核子能量800 MeV以上实验数据很少。德国于利希研究中心的ANKE-COSY合作组长期致力于一个通过氘核质子电荷交换反应dp→{pp}sn提取中子质子散射振幅的系统研究。在第一阶段的研究中,ANKE合作组利用极化氘束流和氢靶,成功地测量了核子实验室系动能在1.135 GeV以下的中子质子散射振幅。受COSY最大磁刚度的限制,1.135 GeV是利用氘束所能达到的最高单核子能量。采用逆运动学方法,利用质子束流轰击氘靶,可以将ANKE的中子质子散射研究扩展到COSY的最高能量2.8 GeV。在产出反应之前,需要首先验证逆运动学方法的可靠性。本论文描述的原理验证实验利用COSY 600 MeV的非极化质子束流轰击氘靶,出射粒子由位于靶点附近的一组硅径迹望远镜和ANKE的前端探测器测量。实验利用了ANKE极化内靶装置提供的四种模式的气体极化氘靶。为了增加有效靶厚极,极化内靶装置产生的极化氘原子被注入一个内靶储存腔中,与穿过储存腔的束流发生碰撞。此外,实验还利用非极化氘靶和氮靶采集了数据;非极化氘靶数据用于和极化数据对比提取不对称度,氮靶数据用于扣除由束流和内靶储存腔碰撞产生的本底。实验以质子氘核弹性散射为参考反应测量了氘靶极化度,并以此为基础提取了质子氘核电荷交换反应p?d→n{pp}s在三动量转移q 160 MeV/c的运动学区域内的矢量分析本领Ay和张量分析本领Ayy。测量结果与第一阶段研究中利用极化氘束流测量的q 140 MeV/c的数据光滑衔接,并且和基于SAID数据库中质子中子散射振幅的冲量近似计算一致。原理验证实验表明在高能区通过质子氘核电荷交换反应研究中子质子散射具有可行性和科学意义。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O571.1

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