[論文レビュー] Interactions of Relativistic $^6$Li Nuclei with Photoemulsion Nuclei

M. I. Adamovich, S. P. Kharlamov+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2004

Nuclear physics research studies被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、写真エマルジョン核と相対論的6Li核（1核子あたり4.5 GeV/c）の非弾性相互作用を、高分解能エマルジョン追跡を用いて測定し、崩壊ダイナミクスを調査した。6Li核は、緩く結合したα-dクラスター構造を有しており、そのクラスター構造に起因して電磁的相互作用および大径距離での非弾性相互作用が強化され、幾何モデルの予測と比較して平均相互作用範囲が25%短くなった。これは、電荷分布が支配する大きな有効半径を示している。

ABSTRACT

Inelastic interactions of nuclei accelerated to a momentum of 4.5 GeV/$c$ per projectile nucleon with photoemulsion nuclei have been investigated. The main features of these interactions - mean ranges of $^6$Li nuclei, mean multiplicities of secondaries, the isotopic composition of fragments, fragmentation channels, and the mean transverse momenta of projectile fragments - have been measured. The probability of the charge-exchange reaction featuring lithium nuclei has been determined. The results obtained for the $^6$Li nucleus have been compared with data for other nuclei. The observed features of $^6$Li interactions with other nuclei indicate that the $^6$Li structure in the form of the loosely bound system consisting of an $α$-particle and a deuteron cluster clearly manifests itself in these interactions. Events resulting in the coherent dissociation of $^6$Li nuclei into $^4$He+$d$, $^3$He+$t$, and $t+d+p$ and involving low-lying excitations of $^6$Li have been observed.

研究の動機と目的

• 相対論的6Li核の写真エマルジョン核との非弾性相互作用における崩壊ダイナミクスを調査すること。
• 6Li断片の同位体組成および崩壊経路を特定すること。
• 6Liのクラスター構造（α + d）が非弾性断面積をどのように増幅するかを評価すること。
• 横方向運動量の移動量を測定し、電荷交換反応を同定すること。
• 実験結果を幾何モデルの予測と比較し、有効半径を抽出すること。

提案手法

• JINRのシンクロファストロンを用い、1核子あたり4.5 GeV/cの6LiビームをBR-2写真エマルジョンスタックに照射した。
• 1,657件の非弾性相互作用を同定するため、全234.1 mの軌跡を走査した。
• 相対論的断片の電荷同定のため、発射角（極角および方位角）およびイオン化密度を測定した。
• 単一および二価粒子の運動量を、発射角が≤3°である場合に多重コペル・スキャッタリングを用いて推定した。
• α + d断片の有効質量（Meff）を計算し、Meff − MLiを用いて6Liの励起エネルギーを推定した。
• 観測された分布を既知の6Li励起状態（2.19、4.31、5.40、5.65 MeV）と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 6Liのクラスター構造（α + d）は、核標的に向けた非弾性相互作用断面積にどのように影響を与えるか？
• RQ2 6Li核の写真エマルジョン内での平均範囲は何か？ また、幾何モデルの予測と比較するとどうなるか？
• RQ3 α + dへの共鳴的分解離において、6Liの低励起状態（2.19–5.65 MeV）はどの程度励起されるか？
• RQ4 電荷交換反応を伴う相互作用の割合は何か？ また、電磁的過程の寄与はどの程度か？
• RQ5 崩壊事象における横方向運動量移動量は、電磁的相互作用か強い相互作用のどちらが支配的であるかをどのように反映するか？

主な発見

• 非弾性相互作用に対する6Liの測定平均範囲は14.1 ± 0.4 cmであり、幾何モデルの予測値16.5 cmよりも顕著に短い。
• 平均範囲から導かれる有効半径は、6Liの二乗平均平方電荷分布半径を示しており、陽子分布半径ではない。
• 6Liの崩壊事象の大部分は、2.19–5.65 MeVの低励起状態を経由しており、励起エネルギー分布に2.19 MeV付近にピークが観測された。
• 共鳴的分解離事象における横方向運動量移動量は、50%のケースで≤200 MeV/cであった。これは電磁的相互作用の支配的寄与を示している。
• メソンを介さないプロセスによる電荷交換反応（Z = 2または4）の確率は≤0.5%であり、強い相互作用による電荷交換の寄与は最小限である。
• 大スケールの衝突パラメータにおける非弾性断面積の増幅は、緩く結合した（α + d）クラスター構造に起因し、幾何的期待を超えて相互作用断面積が増大している。