ND実験

Nuclear physics experiments in Novosibirsk, Russia (1982-1987)

中性粒子検出器（ND）は、ロシアのノボシビルスクにあるブドカー原子核物理学研究所の物理学者チームによって作成された 素粒子物理学実験用の検出器です。NDを用いた実験は、1982年から1987年にかけて、e ⁺ e ^-ストレージリング VEPP-2Mで、エネルギー範囲2 E =で実施されました 0.5～1.4  GeV [ ^1]

物理学

1980年代初頭、荷電粒子による終状態における電子-陽電子消滅の主要断面積が、エネルギー範囲2E=0.5-1.4 GeVで測定されました。終状態における中性粒子の過程はあまり研究されていませんでした。 、、中間子の放射崩壊、および光子、、中間子が関与するその他の過程を研究するために、 ND ^[2]が構築されました。その特徴は、NaI(Tl)シンチレーションカウンターをベースに特別に設計された電磁カロリメータによって定義されます。 ${\displaystyle \rho ^{0}}$ ${\displaystyle \omega }$ ${\displaystyle \phi }$ ${\displaystyle \pi ^{0}}$ ${\displaystyle \eta }$

発表された解析の一覧 ^[1]

• 放射崩壊

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \rho ,\omega ,\phi \to \pi ^{0}\gamma ,\eta \gamma }$ ^{[3] [4]}

${\displaystyle \phi \to \eta ^{\prime }\gamma }$ ^[5]

• 、、中間子のまれな崩壊 ${\displaystyle \rho ^{0}}$ ${\displaystyle \omega }$ ${\displaystyle \phi }$

${\displaystyle \omega ,\phi \to \pi ^{0}e^{+}e^{-}}$ ^[6]

${\displaystyle \phi \to \pi ^{+}\pi ^{-}}$ ^[7]

• まれな崩壊の探索

${\displaystyle \rho \to \pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{0}}$ ^[8]

${\displaystyle \omega ,\phi \to \pi ^{0}\pi ^{0}\gamma }$ ^{[3] [5]}

${\displaystyle \phi \to \pi ^{0}\eta \gamma }$ ^[9]

軽いスカラーおよびΓ中間子の放射崩壊^[5] ${\displaystyle a_{0}(980)}$ ${\displaystyle f_{0}(975)}$ ${\displaystyle \phi }$

• 非共鳴電子-陽電子消滅によるハドロンへの反応

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \omega \pi ^{0}}$ ^[10]

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{0},~~\pi ^{+}\pi ^{-}\eta }$ ^{[11] [12 ]}

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{+}\pi ^{-},~~\pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{0}\pi ^{0}}$ ^[13]

• QED過程の検証^{[14] [15]}

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \gamma \gamma \gamma \gamma }$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to e^{+}e^{-}\gamma \gamma }$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to e^{+}e^{-}e^{+}e^{-}}$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to e^{+}e^{-}\gamma }$ （仮想コンプトン散乱）^[16]

• その他の過程の解析
  • ω中間子パラメータの測定^[17]
  • スカラー中間子およびテンソル中間子Γ、 Γ 、Γ、Γの電子幅の上限^[18] ${\displaystyle f_{0}(975)}$ ${\displaystyle f_{2}(1270)}$ ${\displaystyle f_{0}(1300)}$ ${\displaystyle a_{0}(980)}$ ${\displaystyle a_{2}(1320)}$
  • ${\displaystyle \phi \to \pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{0},~~K_{S}^{0}K_{L}^{0}}$ ^[19]
  • の探索
    • ${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \pi ^{0}\pi ^{0}\gamma }$ ^[20]
    • ${\displaystyle K_{S}^{0}\to \gamma \gamma }$ ^[21]
    • ${\displaystyle e^{+}e^{-}\to C(1480)\to \phi \pi ^{0}}$ ^[22]

検出器

中性粒子検出器r-φ図

中性粒子検出器r-θ図。1-蓄積リングの真空チャンバー、2-円筒形比例計数管、3-プラスチックシンチレーションカウンタ、4-NaI(Tl)カウンタ、5-平面比例計数管、6-鉄吸収体、7-反同時計数計。

物理プログラムの目標に基づき、中性粒子検出器は以下で構成されています 。

電磁カロリメータ

• 168個の長方形NaI (Tl)シンチレーションカウンタ
• NaI (Tl)の総質量は2.6t
• 立体角被覆率は4πsrの65%
• 最小厚さは32cmまたは放射線長の12倍
• 光子のエネルギー分解能はσ/E = 4% / √E

荷電粒子座標系

• 検出器中央にある3層の同軸円筒型2次元ワイヤ比例計数管
• 立体角カバー率は4π srの80%です
• 角度分解能は方位角で0.5°、極方向で1.5°です
• トリガー用の5mm厚のプラスチックシンチレーションカウンタで囲まれています

平面（シャワー）座標2次元ワイヤ比例計数管

• 2層の平面2次元ワイヤ比例計数管
• 0.5 GeV光子の角度分解能は、方位角で2°、極方向で3.5°です。

鉄吸収体と反同時計数計

• 電磁カロリメータは、厚さ10cmの鉄吸収体とプラスチックシンチレーション反同時計数計で覆われています。

結果

ND実験で収集されたデータは、積分光度19 pb ^-1に相当します。ND実験の結果は、文献[1]に提示されており、^PDGレビュー^[23]に掲載されています。

参照

• 消滅 – 粒子と反粒子の衝突
• ブドカー原子核物理学研究所
• 実験物理学 – 物理学における分野と下位分野の分類
• 素粒子物理学における加速器一覧 – 素粒子物理学実験に使用される粒子加速器の一覧
• 粒子一覧 – フェルミオンとボソンを含む物質中の粒子の一覧
• 中間子 – 素粒子。同数のクォークと反クォークで構成されている
• 粒子検出器 – 電離粒子を検出、追跡、および／または識別するために使用される装置
• SND実験
• 蓄積リング – 粒子加速器の種類

参考文献

1. Dolinsky, SI; et al. (1991). "Summary of experiments with the neutral detector at the e ⁺ e ⁻ storage ring VEPP-2M". Physics Reports . 202 (3): 99– 170. Bibcode :1991PhR...202...99D. doi :10.1016/0370-1573(91)90127-8
2. ( 1984). 「VEPP-2Mの中性粒子検出器」. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 227 ( 3): 467–469 . Bibcode :1984NIMPA.227..467G. doi :10.1016/0168-9002(84)90202-X.
3. Dolinsky, SI; et al. (1984). 「ρ中間子とω中間子の放射崩壊」. Zeitschrift für Physik C. 42 ( 4): 511–518 . doi :10.1007/BF01557655. S2CID  122486080
4. Druzhinin, VP; et al. (1984). 「中性粒子検出器を用いた蓄積リングVEPP-2MにおけるΦ中間子の放射崩壊の測定」Physics Letters B. 144 ( 1–2 ) : 136– 140.書誌コード:1984PhLB..144..136D. doi :10.1016/0370-2693(84)90192-8
5. Druzhinin, VP; et al. (1987). 「VEPP-2MにおけるΦ中間子の稀な放射崩壊の探索」Zeitschrift für Physik C. 37 ( 1): 1– 5. Bibcode :1987ZPhyC..37....1D. doi :10.1007/BF01442062. S2CID  120341644.
6. SI Dolinsky et al. , Sov. J. Nucl. Phys. 48 (1988) 277.
7. V. B. Golubev et al., Sov. J. Nucl. Phys. 44 (1986) 409.
8. V. B. Vasserman et al., Sov. J. Mod. Phys. 48 (1988) 480.
9. V. M. Aulchcnko et al., Preprini INP 87-90 (Novosibirsk, 1987).
10. Dolinsky, SI; et al. (1986). 「1.0～1.4 GeVのcmエネルギー範囲におけるe ⁺ e ⁻ → ωπ ^0反応」. Phys. Lett. B. 174 ( 4): 453–457 . Bibcode :1986PhLB..174..453D. doi :10.1016/0370-2693(86)91036-1.
11. AD Bukin et al. , Sov. J. Nucl. Phys. 50 (1989) 621
12. Druzhinin, VP; et al. (1986). 「1.4 GeVまでのエネルギー範囲におけるe ⁺ e ⁻ → ηπ ⁺ π ^{−反応の調査」.} Phys. Lett. B. 174 ( 1): 115–117 . Bibcode :1986PhLB..174..115D. doi :10.1016/0370-2693(86)91140-8.
13. VM Aulchenko et al. , Preprint INP 86-106 (Novosibirsk, 1987).
14. VP Druzhinin et al. , Preprint INP 85-98 (Novosibirsk, 1985).
15. VM Aulchcnko et al. , Preprint INP 86-173 (Novosibirsk, 1986).
16. VB Golubev et al. , Sov. J. Nucl. Phys. 41(1985) 752.
17. Aulchenko, VM; et al. (1987). "The width of the ω-meson". Phys. Lett. B. 186 ( 3–4 ) : 432–434 . Bibcode :1987PhLB..186..432A. doi :10.1016/0370-2693(87)90322-4.
18. PV Vorobyov et al. , Sov. J. Nucl. Phys. 48 (1988) 436
19. VP Druzhinin他、プレプリントINP 85-97 (ノヴォシビルスク、1985)
20. VB Golubev et al. , Sov. J. Nucl. Phys. 45 (1987) 622.
21. IB Vasserman et al. , JETP Lett. 43(1986) 588.
22. VM Aulchenko et al. , JETP Lett. 45 (1987) 145.
23. The Review of Particle Physics、K. Nakamura他 (Particle Data Group)、J. Phys. G 37, 075021 (2010)

外部リンク

• ブドカー原子核物理学研究所 (BINP)
• VEPP-2M
• INSPIRE-HEPにおけるノヴォシビルスク-ND実験記録

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