Definirea notiunilor de participanti si spectatori

Definirea notiunilor de participanti si spectatori

Dinamica ciocnirile nucleare relativiste este strans legata de geometria ciocnirii. Acest fapt a fost pus in evidenta inca de la primele studii in domeniul Fizicii nucleare relativiste [4,7]. Cea mai folosita geometrie este cea de tip 'participanti-spectatori' [1].

Aceasta geometrie este folosita pentru descrierea ciocnirilor nucleare la diferite energii luand in considerare comportarea lungimii de unda de Broglie, l_B, si a drumului liber mediu, l [1,4]. Aceste doua marimi permit o selectare corecta a tipului de mecanism de interactie. Lungimea de unda de Broglie asociata nucleonului din nucleu - in sistemul centrului de masa - da o masura a micimii necesare sistemului incident pentru a 'observa' tinta, la o energie data, in timp ce drumul liber mediu al nucleonilor in nucleu da o masura a posibilitatii evidentierii unor interactii tari nucleon-nucleon.

Daca cele doua marimi considerate anterior sunt comparate cu raza nucleului tinta, R_T, se pot stabili fundamentele mecanismelor de interactie la diferite energii.

În cazul energiilor joase si intermediare, pentru care sunt satisfacute relatiile:

, (II.44)

  , (II.45)

nucleul tinta este 'observat' ca un intreg si, de aceea, descrierea interactiei se face, in principal, prin imprastieri pe potentiale.

Pentru energii inalte - energii pentru care ( este impulsul pe nucleon al nucleului incident, iar este masa de repaus a nucleonului liber ) - ciocnirea a doua nuclee, in sistemul centrului de masa, se poate descrie luand in considerare faptul ca lungimea de unda de Broglie, l_B, este mai mica decat distanta internucleonica medie in nucleu, d, iar drumul liber mediu, l, este mai mic decat raza nucleului tinta, R_T. În aceste conditii - , respectiv, - cele doua nuclee sunt considerate ca doi 'nori' de nucleoni, iar ciocnirea lor determina, in zona de suprapunere, ciocniri secventiale nucleon-nucleon prin interactii tari. Apar, astfel, doua regiuni distincte care au caracteristici dinamice diferite [1,4,20,45,60].

Regiunea de suprapunere a celor doua nuclee care se ciocnesc este cunoscuta si ca regiune participanta. În aceasta regiune au loc ciocniri secventiale nucleon-nucleon si se produc cele mai multe din fenomenele fizice de interes. Partile ramase nesuprapuse ale celor doua nuclee care se ciocnesc formeaza regiunea (regiunile) spectatoare (Fig.II.1.) [1,4,20,45,60].

Fig.II.1. Imaginea participanti-spectatori

Este de asteptat ca in regiunea participanta sa se produca variatii semnificative ale densitatii si temperaturii materiei nucleare formate prin ciocnire, iar evolutia acestei materii nucleare comprimate si fierbinti necesita cunoasterea unui numar important de marimi fizice cu semnificatie dinamica. De asemenea, regiunea spectatoare poate influenta dinamica ciocnirii prin dimensiuni, contact cu regiunea participanta, absorbtie de particule generate din regiunea participanta s.a. Aceasta imagine geometrica a ciocnirilor nucleare la energii inalte este cea care poarta numele de imaginea participanti-spectatori.

Geometria ciocnirii implica atat parametrul de ciocnire, cat si gradul de simetrie al nucleelor care se ciocnesc. În functie de geometria de ciocnire se stabileste marimea regiunii de suprapunere a nucleelor care se ciocnesc. Aceasta regiune va contine un numar mai mare sau mai mic de nucleoni. Ei au fost numiti nucleoni participanti. În general, nucleonii participanti se definesc ca nucleonii din exteriorul sferelor Fermi de fragmentare a nucleelor proiectil si tinta [61,62].

Estimarea numarului de fragmente cu sarcina care participa la fiecare ciocnire se face cu ajutorul unei relatii de forma:

  , (II.46)

unde n_ch este multiplicitatea particulelor/fragmentelor cu sarcina, este multiplicitatea pionilor negativi, este numarul de fragmente 'spectator' ale nucleului incident (proiectil), este numarul de fragmente 'spectator' ale nucleului tinta.

Tabelul II.9. Valorile experimentale ale numarului de protoni participanti in ciocniri nucleu-nucleu la 4.5 A GeV/c, pentru moduri diferite de declansare a camerei cu streamer

O ipoteza unanim acceptata este aceea ca majoritatea fragmentele au sarcini egale cu unitatea. Datorita faptului ca numarul traiectoriilor particulelor cu sarcina care sa aiba ionizarea mai mare de 1, lungimea corzii trasei mai mare decat valorile prestabilite, precum si impulsul mai mare decat valorile impuse este foarte mic, in relatia (II.46) marimea Q este identificata cu numarul de protoni participanti [45 -62].

Tabelul II.9 prezinta rezultatele experimentale referitoare la protoni participanti, rezultate obtinute in cateva ciocniri nucleu-nucleu la 4.5 A GeV/c, pentru diferite moduri de declansare a camerei cu streamer a spectrometrului SKM 200 de la IUCN Dubna.

Studiile referitoare la protoni participanti si nucleoni participanti sunt strans legate de existenta unor corelatii de multiplicitate in ciocniri nucleare relativiste [45,60-64]. Ele pot oferi, totodata, importante informatii asupra unor parametrii de interes in descrierea sursei de particule, evolutiei ei si dinamicii asociate [1,3-5,17,22,45,48,60-64].