寻找δ-δ双重子的实验设计(精).pdfVIP

　第 33卷第 2期 原 子 能 科 学 技 术 V o l . 33, N o . 2　 1999年 3 月 A tom ic Energy Science and T echno logy M ar . 1999 3国家自然科学基金 , 核工业科学基金 , 国家教委跨世纪优秀人才计划基金资助项 陈　陶 : 男 , 23岁 , 核物理专业 , 在读硕士生 收稿日期 :1998204220　收到修改稿日期 :1998206215 寻找 ∃ -∃ 双重子的实验设计 3 陈　陶　叶沿林　杨　春　应　军　徐春成　孙　哲 (北京大学技术物理系和重离子物理所 , 100871 通过 M on te Carlo 模拟 , 完成了 TR I UM F 利用信号过程 p +d +d 3, d 3 +p +-p +物理特性的差异 的基础上 , , 的贡献 。 。 572121 长程禁 闭和有效单胶子交换的许多 子模型都预言了 1个非奇异高自旋的双重子态 d 3 (I =0, J Π=3+ 的存在 [1] 。 这一结论与具体的夸克动力学无关 , 只是依赖这样 1个事实 :在非奇 异区 , 只有在 I =0 、 J Π=3+的情况下 , 空间对称的双重子态的色磁精细相互作用引起的推斥才 比渐近的两个重子的色磁精细相互作用引起的推斥低 。最近 , 由 T . Go ldm an 和 F . W ang 等发 展了 1种 QDCS M (Q uark D elocalizati on Co lo r Screen ing M odel 模型 [2], 预言了 d 3 的质量范 围是 2073~2143M eV , 束缚能为 380M eV 。 d 3可看成是 2个 ∃ 粒子的深度束缚 , 被认为是比 著名的 H 粒子 [3]更有希望的双重子的代表 。 基 于理论预言 , 加拿大 TR I UM F 实验室的 Stan Yen 等提出了 “ Search fo r the ∃ 2∃ D ibaryon ” 的实验计划 。实验拟通过研究反应 p +d +d 3来寻找 d 3 。由于实验本底高 、 信 号弱 , 需应用 M on te Carlo 方法对实验进行模拟 , 以确定实验方案 。 1　实验原理与模拟 TR I UM F 实验室计划用 516M eV 的质子流去轰击液氘靶来获得 d 3 双重子 。实验装置示 于图 1 。 实验中需研究的反应为 p +d +d 3 。 用磁谱仪 M R S 测量散射质子 。 如果 d 3存在 , 则 在散射质子的丢失质量谱上出现 1个相应于 d 3质量的共振峰 。 由于存在大量 p +d +X 图 1ig . 1 　 (约 10- 28 c m 2 ・ sr -1 ・ M eV -1 背景过程 , 实验 中用另 1个磁谱仪 SA SP 测量由 d 3衰变过程 d 3p +p +Π-产生的 Π-, 通过 p 2Π-符合测 量降低背景噪声 。 由于氘核中中子费米动能的 存在 , 仍有大量的自由及准自由反应 p +n +p +Π-作为背景 。 假定 d 3 的宽度为 1~5M eV , 理论给出信号道 p +d +d 3 经由 p 2Π-符 合 测 量 后 的 一 阶 微 分 截 面 为 10 -30 c m 2 ・ sr -1[4] 在 TR I UM F 实验室 1996年 2 月 进行的预备实验及理论计算 [5]都给出了背景 过程 p +n +p +Π-的二阶微分截面为 1. 5×10-31c m 2・ sr -1 ・ M eV -1 的量级 。 为了进 一步抑制背景噪声 , 用闪烁探测器测量来自 d 3 衰变的 2个低能质子 。 不论是信号道 p +d + d 3、 d 3 p +p +Π-, 还是背景道 p n +p Π-。 具体地说 , 就 。 首先产生其中 1个终态粒子与另 1个虚粒子对 , 虚粒 。该虚粒子对然后再产生出另