[論文レビュー] Inclusive Pion Double Charge Exchange above 0.5 GeV

M. J. Vicente Vacas, M. Kh+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 1994

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、0.5 GeV以上のエネルギーで核内のパイオン誘発多チャンネル反応を研究するための段階的モデルを構築した。特に、包含的二重電荷交換（DCX）に注目している。0.7 GeVを超える領域では、従来の2段階準弾性SCXメカニズムの寄与が無視できるほど小さくなり、特に前向き角および高エネルギーの出射パイオン領域ではパイオン生成効果が最小限に抑えられるため、非典型DCXメカニズムが支配的になる余地が開かれる。

ABSTRACT

A cascade model has been developed to study pion induced multichannel reactions (quasielastic, SCX, DCX, absorption and pion production) at pion energies above 0.5 GeV. Special attention has been paid to pion double charge exchange. Pion production is a determinant feature in the high energy pion nucleus reactions, and the DCX signal not related to pion production is sizeable only at forward angles and for high energy outgoing pions. The contribution to DCX of the conventional mechanism, with two quasielastic SCX steps decreases very fast as a function of the energy and reaches very low values at energies above 0.7 GeV. This opens the opportunity of having sizeable contributions of exotic mechanisms that are negligible at the delta resonance energies.

研究の動機と目的

• 0.5 GeV以上のエネルギーで多チャンネルパイオン-核反応（準弾性、SCX、DCX、吸収、パイオン生成）をモデル化すること。
• 従来の2段階準弾性SCXメカニズムが二重電荷交換（DCX）に与える寄与を分離・定量すること。
• 従来のメカニズムが無視できるようになる場合に、非典型DCXメカニズムが顕著に寄与する可能性を評価すること。
• 特に前向き角および高エネルギーの出射パイオン領域など、パイオン生成とは関係のないDCX信号を分離できる運動量領域を特定すること。
• 高エネルギーにおける包含的DCX測定において、パイオン生成が支配的背景要因である役割を評価すること。

提案手法

• パイオン-核相互作用における逐次的および同時的過程をシミュレートするための段階的モデルを構築した。
• モデルには、準弾性散乱、単一電荷交換（SCX）、二重電荷交換（DCX）、パイオン吸収、パイオン生成の複数のチャンネルが含まれる。
• 従来のDCXメカニズムは、それぞれ中間状態の核子遷移を伴う2段階の準弾性SCXステップとしてモデル化された。
• パイオン生成由来でないDCXイベントを分離するために、運動量のカットを適用し、特に前向き角および高エネルギーの出射パイオン構成に注目した。
• 従来のDCXメカニズムのエネルギー依存性を計算し、実験的運動量制約と比較した。
• 従来経路の抑制から、非典型メカニズムの相対的寄与をモデルが評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.5 GeV以上のパイオンビームエネルギーにおいて、従来の2段階準弾性SCXメカニズムがDCXに与える寄与はどのように変化するか？
• RQ2 どの運動量領域（角度、出射パイオンエネルギー）で、DCX信号をパイオン生成背景から明確に分離できるか？
• RQ3 高エネルギー領域で従来メカニズムが抑制される場合、非典型DCXメカニズムはどの程度重要性を増すか？
• RQ4 0.5 GeV以上のエネルギー領域における包含的DCX測定において、パイオン生成が背景として果たす役割は何か？
• RQ5 前向き角・高エネルギー出射パイオン構成は、パイオン生成とは関係のないDCXプロセスのクリーンなシグネチャとして機能できるか？

主な発見

• 従来の2段階準弾性SCXメカニズムによるDCX寄与は、パイオンエネルギーが上昇するに従い急激に減少し、0.7 GeVを超えると無視できるほど小さくなる。
• 0.7 GeVを超えるエネルギー領域では、パイオン生成とは関係のないDCX信号は、前向き角および高エネルギー出射パイオン領域でのみ顕著に現れる。
• 高エネルギー領域における従来DCXメカニズムの抑制は、非典型DCXメカニズムの検出に有利な運動量領域を提供する。
• パイオン生成は高エネルギーパイオン-核反応の特徴的側面であり、包含的DCX測定における主要な背景要因の一つである。
• モデルの結果から、非典型DCXメカニズムの実験的探索は、パイオン生成による汚染を最小限に抑えるために、前向き角および高エネルギー出射パイオン構成を優先すべきであると示唆される。
• 結果から、今後の高エネルギー包含的DCX実験では、従来寄与が最小限に抑えられる特定の運動量領域に注目することで、非典型メカニズムを分離可能である可能性が示唆される。