Producerea de hipernuclee in ciocniri nucleare relativiste

Producerea de hipernuclee in ciocniri nucleare relativiste

Primele experimente de producere de hipernuclee in ciocniri nucleare relativiste au fost facute la Lawrence Berkeley Laboratory in perioada 1975-1976 [4]. În acest experiment ionii de ¹⁶O au fost accelerati la 2.1 A GeV si au fost folositi pentru bombardarea unei tinte de polietilena. Au fost detectate hipernuclee simple de _L O si _L N. Sectiunea si timpul de viata pentru ambele hipernuclee au valorile : s mb, respectiv, t = (0.86 ± 0.30) .10^-10s

La IUCN Dubna studiile experimentale asupra producerii de hipernuclee au inceput in anii ´80. Un experiment important care s-a desfasurat aici a fost cel din anul 1986. Scopul acestui experiment a fost legat de producerea de hipernuclee de _L He si _L He. Pe o tinta de CH₂ au cazut nuclee de ⁴He, accelerate la 4.5 A GeV, iar produsii de reactie au fost detectati cu ajutorul Spectrometrului HYBS [5]. În acest spectrometru a fost inclusa aceeasi camera cu streamer ca in cazul Spectrometrului SKM 200.

Au fost inregistrate 60000 de imagini. Dintre acestea, dupa explorare si masurare au fost considerate de interes numai 47 de evenimente. Sectiunea eficace si timpul de viata pentru hipernucleul de _L He au fost stabilite din analiza celor 47 evenimente selectionate. Valorile obtinute sunt urmatoarele: s mb, respectiv, t =(2.2 ± 0.5) .10^-10s

Majoritatea rezultatelor experimentale asupra producerii de hipernuclee obtinute pana in prezent considera hipernucleele formate ca fragmente ale nucleului tinta. În general, acest tip de fragmente se caracterizeaza prin energii cinetice relativ mici, ceea ce determina parcursuri mici. Acest fapt determina dificultati in identificarea hipernucleelor si in stabilirea caracteristicilor cinematice. Deoarece timpi de viata ai hiperonilor legati in hipernuclee sunt mai scurti decat cei pentru hiperoni liberi, parcursurile hipernucleelor sunt foarte scurte, iar ele se mai numesc si anomaloni [6-10].

Pentru a inlatura acest inconvenient legat de parcursurile foarte scurte ale ale hipernucleelor produse ca fragmente ale nucleului tinta la IUCN Dubna a fost initiat, din anul 1989, proiectul 'ANOMALON' [7]. Initierea sa are la baza rezultatele experimentale promitatoare ale colaborarii de la Spectrometrul HYBS [5]. În cadrul acestui proiect se studiaza producerea si dezintegrarea hipernucleelor ca fragmente ale nucleului incident. Principalele avantaje sunt urmatoarele:

(a) Parcursurile medii ale hipernucleelor relativiste sunt suficiente pentru a permite folosirea tintelor subtiri.

(b) Vitezele hipernucleelor sunt foarte apropiate de cele ale nucleelor incidente si de aceea exista conditii favorabile pentru a masura timpii de viata ai hipernucleelor formate.

(c) Unghiurile de emisie ale hipernucleelor relativiste si ale produsilor lor de dezintegrare sunt mici (cateva grade), ceea ce face posibila introducerea in aranjamentele experimentale a unor spectrometre cu unghiuri de acceptanta mici.

Fig.IV.11. Schema bloc a spectrometrului 'ANOMALON' de la IUCN Dubna

În Fig.IV.11 este prezentata schema de principiu a spectrometrului ANOMALON, construit special in acest scop. Principalele elemente componente sunt urmatoarele:

(i) Tinta - este facuta din scintilator organic lichid.

(ii) Doua camere proportionale multifilare, CPMF₁ si CPMF₂, patru detectori Cerenkov si doi detectori cu siliciu - folositi pentru masurarea sarcinii nucleului incident si a coordonatelor traiectoriei acestuia.

(iii) Opt camere proportionale multifilare - introduse pentru masurarea raportului A/Z pentru hipernucleu si produsii lui de dezintegrare.

iv) Treizeci de detectori Cerenkov - care asigura masurarea corecta a sarcinii Z a fragmentelor.

(v) Un sistem de declansare conceput special pentru detectia produsilor de dezintegrare de la diferitele hipernuclee formate.

Prin folosirea spectrometrului ANOMALON se urmareste obtinerea de rezultate experimentale referitoare la hiperrnuclee cu A ³ 16. Astfel de hipernuclee nu au putut fi studiate experrimental pana in prezent.

Trebuie mentionat faptul ca producerea de hipernuclee este legata de producerea de stranietate in ciocniri nucleare relativiste. Asa cum se va discuta ulterior in curs, cresterea producerii de stranietate poate fi considerata ca semnal experimental al unor tranzitii de faza in materia nucleara fierbite si densa, in principal de cea la plasma de cuarci si gluoni. De aceea, se poate considera ca studierea sistematica si corelata a celor doua tipuri de fenomene poate sa dea informatii importante asupra unor astfel de tranzitii.