Представление о кумулятивных процессах

Рассмотрим процесс рождения одного пиона в неунругом рассеянии нуклона нуклоном и нуклона дейтроном.

В этом примере фигурируют две реакции. В первой из них пион появляется в результате столкновения нуклона с нуклоном и оба участника (снаряд и мишень) рассматриваются как «бесструктурные» объекты, то есть как материальные точки. В другой реакции (с участием дейтрона) он появляется в результате столкновения такого же «бесструктурного» нуклона с составной системой, конституентами которой являются такие же «бесструктурные» нуклоны. Закон сохранения энергии-импульса ограничивает область возможных значений импульса пиона, причем границы разрешенной области оказываются разными для этих реакций. Действительно, в кинематике неважно, какие системы сталкиваются: составные или «элементарные»; важно лишь каков запас начальной энергии (величина s).

и каковы массы участников столкновения. Иными словами, взаимодействующие объекты в кинематике всегда рассматриваются как материальные точки.

На рисунке 3. G показаны предельные эллипсы импульсов пиона для реакций его рождения в NN и dN взаимодействиях (центры соответствующих эллипсов показаны точками) при одной и той же энергии в расчете на один конституент (нуклон). В случае снаряда-нуклона это вся его кинетическая энергия, в случае снарядадейтрона это кинетическая энергия, приходящаяся на один нуклон. Полный импульс пиона р = y/p^[1]L + Рт^ где Vl и рт ~ продольная (на направление импульса снаряда) и поперечная компоненты. Эти эллипсы ограничивают (из-за сохранения энергии-импульса) возможные значения импульса пиона, рожденного в указанных реакциях. Темным цветом показана область, разрешенная кинематикой реакции р+р—>-р + р+7г⁰. Светло-серым цветом выделена область, недоступная в этой реакции, но разрешенная кинематикой для реакции d + рУ d + р + 7г°, когда дейтрон кинематически «работает» как единое целое, т. е. как точечная (бесструктурная) частица с массой около двух масс нуклона. Говорят, что рождение пиона с импульсом, принадлежащим этой области, есть реакция кумулятивного рождения.

Итак, под кумулятивной реакцией, в ее простейшем определении, понимается рождение частиц в столкновениях «бесструктурной» частицы или составной системы (например, ядра) с некоторой составной системой (например, другим ядром) в кинематической области, разрешенной законом сохранения энергии-импульса для участников взаимодействия, взятых в целом,^[1] но запрещенной этим законом для свободных столкновений такой частицы (или конституента снаряда) с отдельным конституентом мишени.

Например, при столкновении частиц с ядрами или ядер с ядрами, под кумулятивным рождением понимают рождение частиц в кинематической области, запрещенной для свободных AW-столкновений. (Здесь иод «свободными» понимаются столкновения этих частиц в пустоте.).

В рамках принятого определения, реакции подпорогового рождения частиц на ядрах являются кумулятивными (например, любая неупругая реакция при таких энергиях пучка, когда она попадает в область между кривыми, помеченными метками р и d на рис. 3.2).

Другие «пороги» неупругих реакций

Снова вернемся к теме инвариантов и порогов, но уже иод иным углом зрения. Рассмотрим снова реакцию типа 2 —> 2, когда, например, при рассеянии «вперед» частица-мишень превращается в другую, с большей массой. С точки зрения кинематики это процесс тина //4-m —> //4-М, где // - масса снаряда, т — масса мишени, М — масса частицы, в которую после рассеяния превратилась частица-мишень.

Имея в вид}' материал предыдущих разделов, легко догадаться, что если даже энергия снаряда много выше обычного порога такой реакции, все же есть другой «порог», а именно: передача 4-импульса в такой реакции должна быть (по модулю) не ниже некоторой пороговой величины | t |_т*_п (напомним, что для упругого рассеяния такая величина тоже есть и численно она равна нулю). Найдите соответствующую формулу самостоятельно (задача 21).

Лекции 5 и б.

• [1] Иными словами, взятых как материальные точки.
• [2] Иными словами, взятых как материальные точки.