[论文解读] 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 12

一句话总结

本研究利用高分辨率乳胶跟踪技术，研究了相对论性 6Li 核（每核子 4.5 GeV/c）与照相乳胶核的非弹性相互作用，测量其碎片化动力学。结果表明，6Li 核由于其 α-d 集群结构，表现出增强的电磁作用及远距离非弹性相互作用，其平均相互作用范围比几何模型预测值短 25%，表明有效半径主要由电荷分布主导。

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.

研究动机与目标

• 研究相对论性 6Li 核在与照相乳胶核非弹性相互作用中的碎片化动力学。
• 确定 6Li 碎片的同位素组成及碎片化通道。
• 评估 6Li 集群结构（α + d）在增强非弹性截面中的作用。
• 测量横向动量转移并识别电荷交换反应。
• 将实验结果与几何模型预测进行比较，并提取有效半径。

提出的方法

• 在 JINR 的同步回旋加速器上，用 4.5 GeV/c 每核子的 6Li 束流照射 BR-2 照相乳胶堆。
• 扫描 234.1 米的径迹，识别出 1,657 个非弹性相互作用。
• 测量碎片的极角和方位角发射角以及电离能沉积，以实现对相对论性碎片的电荷识别。
• 利用多次库仑散射估算发射角 ≤3° 的单电荷和双电荷粒子的动量。
• 通过 Meff − MLi 计算 α + d 碎片的有效质量（Meff），以估算 6Li 的激发能。
• 将观测到的分布与已知的 6Li 激发态（2.19、4.31、5.40、5.65 MeV）进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 6Li 的集群结构（α + d）如何影响其与核靶的非弹性相互作用截面？
• RQ2 6Li 核在照相乳胶中的平均作用范围是多少？与几何模型预测值相比如何？
• RQ3 在 α + d 或其他碎片的相干解离过程中，6Li 的低激发态（2.19–5.65 MeV）被占据的程度如何？
• RQ4 有多少比例的相互作用涉及电荷交换反应？电磁过程的贡献有多大？
• RQ5 碎片化事件中的横向动量转移如何反映电磁作用或强相互作用的主导性？

主要发现

• 测得的 6Li 在非弹性相互作用中的平均作用范围为 14.1 ± 0.4 cm，显著短于几何模型预测的 16.5 cm。
• 由平均作用范围推断的有效半径对应于 6Li 的均方根电荷分布半径，而非核子分布半径。
• 大量 6Li 解离事件通过低激发态（2.19–5.65 MeV）进行，激发能分布中 2.19 MeV 附近出现峰值，表明其存在。
• 在相干解离事件中，50% 的情况横向动量转移 ≤200 MeV/c，表明电磁相互作用占主导。
• 通过无介子过程发生的电荷交换反应（Z = 2 或 4）的概率 ≤0.5%，表明强相互作用电荷交换的贡献极小。
• 在大碰撞参数下非弹性截面增强的现象归因于松散结合的（α + d）集群结构，该结构使相互作用截面超出几何预期。