高 雁,孫建新

0.95A至10.7AGeV核-乳膠碰撞中發(fā)射靶粒子的角分布特性研究

高 雁1,孫建新2

(1.忻州師范學(xué)院物理系,山西忻州034000;2.山西大同大學(xué)工學(xué)院,山西大同037003)

考慮到發(fā)射源在橫向和縱向的運動問題,用多源理想氣體模型研究了高能核-乳膠碰撞中發(fā)射的靶粒子的角分布特性.計算得到的平均趨勢與2.1AGeV He-和O-Em中心碰撞及1.8AGeV Ar-Em中心碰撞中產(chǎn)生的慢質(zhì)子,4.1AGeV Ne-Em各類中心性碰撞中產(chǎn)生的b-粒子(黑粒子),0.95AGeV Kr-Em各類中心性碰撞中產(chǎn)生的b-和g-粒子(灰粒子),以及10.7AGeV Au-Em各類中心性碰撞中產(chǎn)生的b-和g-粒子的實驗數(shù)據(jù)符合.

角分布;靶粒子;核-乳膠碰撞

0 引言

高能碰撞中的核碎片能提供關(guān)于核反應(yīng)機制的一些信息.從固定靶實驗的入射能量E≈1AGeV到對撞機實驗的質(zhì)心能量s=5.5ATeV,人們在較寬的能量范圍內(nèi)對高能核-核碰撞過程進行了研究.一般地,人們期望,不同能量下核碎片的發(fā)射機制不同.特別是幾個AGeV是一個特殊的能量,在此能量下,核的極限碎裂現(xiàn)象開始發(fā)生.對我們來說,研究高能核碎片發(fā)射過程是非常重要的.

核乳膠作為一種靶和探測器,在其中發(fā)生的高能重離子反應(yīng)過程產(chǎn)生的靶碎片(靶粒子)、射彈碎片和簇射粒子的角分布可以被精確測量[1-4].因為靶粒子的能量比較低,因此也把它們叫做慢粒子.根據(jù)測量的徑跡的顆粒密度,可以把靶粒子分為b-粒子(黑粒子)和g-粒子(灰粒子).預(yù)計b-粒子主要來源于蒸發(fā)過程,而g-粒子主要來源于靶核內(nèi)的級聯(lián)碰撞過程.

人們提出了許多模型來描述高能核-核碰撞過程[5-9],其中的多源理想氣體模型可以描述一些實驗數(shù)據(jù).本文中,我們用多源理想氣體模型研究高能核-核碰撞中靶粒子的角分布.

1 模型介紹

在參加者-旁觀者模型框架內(nèi)[10-12],高能核-核碰撞系統(tǒng)可分成三部分:參加者、靶旁觀者、射彈旁觀者.根據(jù)多源理想氣體模型[6-9],假設(shè)在參加者、靶旁觀者和射彈旁觀者中形成了許多發(fā)射源,且發(fā)射源與發(fā)射源之間存在相互作用.

把射彈入射方向作為oz軸,作用平面作為xoz平面.在發(fā)射源靜止系,假設(shè)每一個發(fā)射源發(fā)射的粒子是各向同性的,粒子動量的三個分量p′x,p′y和p′z服從相同寬度的高斯分布.用Monte Carlo方法,有

其中,R1,R2,…,R6是在[0,1]間勻分布的隨機數(shù)均,σ是高斯分布的寬度.

考慮到不同發(fā)射源之間的相互作用,末態(tài)測量得到的粒子動量的三個分量px,py和pz與px′,py和′pz是′不同的.px,y,z與px,′y,z之間的最簡單關(guān)系是線性的:

其中,ax,y,z和bx,y,z分別描述了在不同方向上發(fā)射源的膨脹和運動.粒子的發(fā)射角θ與px,y,z的關(guān)系是

在這個過程中,ax,y,z和bx,y,z的默認值分別是1和0.物理狀態(tài)與源的變化關(guān)系是:ax,y,z≥1對應(yīng)于源的膨脹(取大于號時)或不變(取等號時),bx,y,z>0(<0)對應(yīng)于源沿正(負)軸方向運動.

2 與實驗數(shù)據(jù)的比較

圖2(P553)描述了4.1AGeV Ne-Em中心碰撞中,對應(yīng)不同射彈碎片電荷總量(Q)的b-粒子(黑粒子)的角分布其中,點線、虛線、點虛線和實線直方圖分別對應(yīng)于Q=0-1、2-4、5-7和8-10的實驗結(jié)果[14].實線是我們用多源理想氣體模型計算得到的結(jié)果.對四種事件類型,在計算中我們?nèi)x,y,z=1和by=0.圖中曲線從上到下對應(yīng)的參數(shù)值分別為:bx=0.65、0.60、0.40和0.65,bz=0.16、0.12、0.12和0.16,相應(yīng)的值分別是0.250、0.125、0.124和0.520.為了效果清晰,對不同碰撞結(jié)果通過不同+ (-)數(shù)值給出.

圖3(P553)顯示了0.95AGeV Kr-Em中心碰撞中,對應(yīng)不同中心度產(chǎn)生的b-粒子的角分布空心圓點、實心圓點、開方塊和閉方塊分別表示最小無偏事件組、靶碎片多重數(shù)Nh≥8、中心碰撞和邊緣碰撞的實驗結(jié)果[15].實線是我們用多源理想氣體模型計算得到的結(jié)果.對圖中曲線從上到下四種事件類型,在計算中我們?nèi)=1、b=0、b=0.68和b=0.25,對應(yīng)的值分別為0.092、0.103、0.246和0.154.為了效果x,y,zyxz清晰,對不同碰撞結(jié)果通過不同+(-)數(shù)值給出.

圖2 4.1AGeV Ne-Em碰撞產(chǎn)生的b-粒子的角分布.不同的直方圖表示引用文獻[14]中對不同射彈碎片電荷總量的實驗結(jié)果.為效果清晰,對不同碰撞結(jié)果通過不同+(-)數(shù)值給出.Fig.2 Angular distributions,of b-particles produced in Ne-Em collisions at 4.1AGeV.The different histograms represent the experimental results quoted in[14]for different total charges of projectile fragments.The curves are our calculated results by using the multisource ideal gasmodel.For clarity purpose,the results for different event groups are given by+or-different quantities.

圖3 0.95AGeV Kr-Em碰撞產(chǎn)生的b-粒子的角分布.不同的符號表示引用文獻[15]中對應(yīng)不同事件組的實驗結(jié)果,曲線是我們用多源理想氣體模型算得到的結(jié)果.為效果清晰,對碰撞結(jié)果通過不同+(-)數(shù)值給出.Fig.3 Angular distributions,of b-particles produced in Kr-Em collisions at 0.95AGeV.The different symbols represent the experimental results quoted in[15]for different event groups.The curves are our calculated results by using the multisource ideal gasmodel.For clarity purpose,the results for different event groups are given by+or-different quantities.

與上面類似,10.7AGeV Au-Em[15]中心碰撞中,對應(yīng)不同中心度產(chǎn)生的b-粒子的角分布如圖4所示.其中,獲取的實驗數(shù)據(jù)的參考文獻與圖3是相同的,符號和曲線的含義與圖3也是相同的.對圖中曲線從上到下四種事件類型,在計算中我們?nèi)=1、b=0、b=0.40和b=0.33,對應(yīng)的值分別為0.167、0.133、x,y,zyxz0.102和0.309.

圖4 10.7AGeV Au-Em碰撞中b-粒子的角分布Fig.4 Angular distribution the results of b-particles in Au-Em collisions at 10.7AGeV

圖5 0.95AGeV Kr-Em碰撞中g(shù)-粒子的角分布Fig.5 Angular distribution of g-particles in Kr-Em collisions at 0.95AGeV

在0.95AGeV Kr-Em中心碰撞中產(chǎn)生的g-粒子的角分布如圖5所示.其中,符號和曲線的含義與圖3是相同的.對圖中曲線從上到下四種事件類型,在計算中我們?nèi)x,y,z=1、bx,y=0和bz=1.2,對應(yīng)的值分別為0.595、0.647、1.301和1.009.

在10.7AGeV Au-Em中心碰撞中產(chǎn)生的g-粒子的角分布如圖6所示.其中,符號和曲線的含義與圖3相同.對圖中曲線從上到下四種事件類型,在計算中我們?nèi)=1、b=0和b=0.6,對應(yīng)的值分別為x,y,zx,yz0.128、0.176、0.261和0.213.

圖6 10.7AGeV Au-Em碰撞中g(shù)-粒子的角分布Fig.6 Angular distribution of g-particles in Au-Em collisions at 10.7AGeV

3 結(jié)論

考慮到發(fā)射源的膨脹和運動,我們用多源理想氣體模型研究了高能核-乳膠碰撞中產(chǎn)生的靶粒子的角分布,計算結(jié)果與能量在0.95～10.7AGeV范圍內(nèi)的各種不同重離子誘導(dǎo)乳膠核反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)一致.在本文涉及的能量范圍內(nèi),我們在反應(yīng)平面內(nèi)觀察到橫向和縱向靶粒子發(fā)射源的運動效應(yīng),即:bx,z>0;但沒有觀察到靶粒子發(fā)射源的膨脹效應(yīng),即:ax,y,z=1.靶粒子的產(chǎn)生機制與簇射粒子的產(chǎn)生機制不同,一些在簇射粒子研究中觀測到的現(xiàn)象,在靶粒子研究中不一定存在.

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Angular D istribution of Target Particles Em itted in 0.95Ato 10.7AGeV Nucleus-emulsion Collisions

GAO Yan1,SUN Jian-xin2
(1.Department of Physics,X inzhou Nor m alUniversity,Xinzhou034000,China; 2.School of Engineering,ShanxiDatong University,Datong037003,China)

Angular distributions of targetparticles emitted in nucleus-emulsion collisions at high energies are studied by using a multisource ideal gasmodel.The emission source is considered to have movements in transverse and longitudinal directions.The calculated mean trends are compared and found to be in agreement with the experimental data of slow protonsproduced in centralHe-and O-Em collisions at 2.1AGeV and centralAr-Em collisions at 1.8A GeV,b-particles(black particles)produced in different centralities for Ne-Em collisions at 4.1AGeV,b-and gparticles(grey particles)produced in different centralities for Kr-Em collisions at 0.95AGeV,and b-and g-particles produced in different centralities forAu-Em collisions at 10.7AGeV.

angular distribution;target particles;nucleus-emulsion collisions

O572.25

A

0253-2395(2010)04-0551-05

2010-05-10;

2010-07-02

山西省自然科學(xué)基金(2007011005);忻州師范學(xué)院院級基金(200804)

高 雁(1976-),女,山西保德人,碩士,副教授,主要從事中高能核物理方面的研究工作.E-mail:gaoyanfeifei@ 126.com