0.95A至10.7AGeV核-乳胶碰撞中发射靶粒子的角分布特性研究

高 雁,孙建新

0.95A至10.7AGeV核-乳胶碰撞中发射靶粒子的角分布特性研究

高 雁1,孙建新2

(1.忻州师范学院物理系,山西忻州034000;2.山西大同大学工学院,山西大同037003)

考虑到发射源在横向和纵向的运动问题,用多源理想气体模型研究了高能核-乳胶碰撞中发射的靶粒子的角分布特性.计算得到的平均趋势与2.1AGeV He-和O-Em中心碰撞及1.8AGeV Ar-Em中心碰撞中产生的慢质子,4.1AGeV Ne-Em各类中心性碰撞中产生的b-粒子(黑粒子),0.95AGeV Kr-Em各类中心性碰撞中产生的b-和g-粒子(灰粒子),以及10.7AGeV Au-Em各类中心性碰撞中产生的b-和g-粒子的实验数据符合.

角分布;靶粒子;核-乳胶碰撞

0 引言

高能碰撞中的核碎片能提供关于核反应机制的一些信息.从固定靶实验的入射能量E≈1AGeV到对撞机实验的质心能量s=5.5ATeV,人们在较宽的能量范围内对高能核-核碰撞过程进行了研究.一般地,人们期望,不同能量下核碎片的发射机制不同.特别是几个AGeV是一个特殊的能量,在此能量下,核的极限碎裂现象开始发生.对我们来说,研究高能核碎片发射过程是非常重要的.

核乳胶作为一种靶和探测器,在其中发生的高能重离子反应过程产生的靶碎片(靶粒子)、射弹碎片和簇射粒子的角分布可以被精确测量[1-4].因为靶粒子的能量比较低,因此也把它们叫做慢粒子.根据测量的径迹的颗粒密度,可以把靶粒子分为b-粒子(黑粒子)和g-粒子(灰粒子).预计b-粒子主要来源于蒸发过程,而g-粒子主要来源于靶核内的级联碰撞过程.

人们提出了许多模型来描述高能核-核碰撞过程[5-9],其中的多源理想气体模型可以描述一些实验数据.本文中,我们用多源理想气体模型研究高能核-核碰撞中靶粒子的角分布.

1 模型介绍

在参加者-旁观者模型框架内[10-12],高能核-核碰撞系统可分成三部分:参加者、靶旁观者、射弹旁观者.根据多源理想气体模型[6-9],假设在参加者、靶旁观者和射弹旁观者中形成了许多发射源,且发射源与发射源之间存在相互作用.

把射弹入射方向作为oz轴,作用平面作为xoz平面.在发射源静止系,假设每一个发射源发射的粒子是各向同性的,粒子动量的三个分量p′x,p′y和p′z服从相同宽度的高斯分布.用Monte Carlo方法,有

其中,R1,R2,…,R6是在[0,1]间匀分布的随机数均,σ是高斯分布的宽度.

考虑到不同发射源之间的相互作用,末态测量得到的粒子动量的三个分量px,py和pz与px′,py和′pz是′不同的.px,y,z与px,′y,z之间的最简单关系是线性的:

其中,ax,y,z和bx,y,z分别描述了在不同方向上发射源的膨胀和运动.粒子的发射角θ与px,y,z的关系是

在这个过程中,ax,y,z和bx,y,z的默认值分别是1和0.物理状态与源的变化关系是:ax,y,z≥1对应于源的膨胀(取大于号时)或不变(取等号时),bx,y,z>0(<0)对应于源沿正(负)轴方向运动.

2 与实验数据的比较

图2(P553)描述了4.1AGeV Ne-Em中心碰撞中,对应不同射弹碎片电荷总量(Q)的b-粒子(黑粒子)的角分布其中,点线、虚线、点虚线和实线直方图分别对应于Q=0-1、2-4、5-7和8-10的实验结果[14].实线是我们用多源理想气体模型计算得到的结果.对四种事件类型,在计算中我们取ax,y,z=1和by=0.图中曲线从上到下对应的参数值分别为:bx=0.65、0.60、0.40和0.65,bz=0.16、0.12、0.12和0.16,相应的值分别是0.250、0.125、0.124和0.520.为了效果清晰,对不同碰撞结果通过不同+ (-)数值给出.

图3(P553)显示了0.95AGeV Kr-Em中心碰撞中,对应不同中心度产生的b-粒子的角分布空心圆点、实心圆点、开方块和闭方块分别表示最小无偏事件组、靶碎片多重数Nh≥8、中心碰撞和边缘碰撞的实验结果[15].实线是我们用多源理想气体模型计算得到的结果.对图中曲线从上到下四种事件类型,在计算中我们取a=1、b=0、b=0.68和b=0.25,对应的值分别为0.092、0.103、0.246和0.154.为了效果x,y,zyxz清晰,对不同碰撞结果通过不同+(-)数值给出.

图2 4.1AGeV Ne-Em碰撞产生的b-粒子的角分布.不同的直方图表示引用文献[14]中对不同射弹碎片电荷总量的实验结果.为效果清晰,对不同碰撞结果通过不同+(-)数值给出.Fig.2 Angular distributions,of b-particles produced in Ne-Em collisions at 4.1AGeV.The different histograms represent the experimental results quoted in[14]for different total charges of projectile fragments.The curves are our calculated results by using the multisource ideal gasmodel.For clarity purpose,the results for different event groups are given by+or-different quantities.

图3 0.95AGeV Kr-Em碰撞产生的b-粒子的角分布.不同的符号表示引用文献[15]中对应不同事件组的实验结果,曲线是我们用多源理想气体模型算得到的结果.为效果清晰,对碰撞结果通过不同+(-)数值给出.Fig.3 Angular distributions,of b-particles produced in Kr-Em collisions at 0.95AGeV.The different symbols represent the experimental results quoted in[15]for different event groups.The curves are our calculated results by using the multisource ideal gasmodel.For clarity purpose,the results for different event groups are given by+or-different quantities.

与上面类似,10.7AGeV Au-Em[15]中心碰撞中,对应不同中心度产生的b-粒子的角分布如图4所示.其中,获取的实验数据的参考文献与图3是相同的,符号和曲线的含义与图3也是相同的.对图中曲线从上到下四种事件类型,在计算中我们取a=1、b=0、b=0.40和b=0.33,对应的值分别为0.167、0.133、x,y,zyxz0.102和0.309.

图4 10.7AGeV Au-Em碰撞中b-粒子的角分布Fig.4 Angular distribution the results of b-particles in Au-Em collisions at 10.7AGeV

图5 0.95AGeV Kr-Em碰撞中g-粒子的角分布Fig.5 Angular distribution of g-particles in Kr-Em collisions at 0.95AGeV

在0.95AGeV Kr-Em中心碰撞中产生的g-粒子的角分布如图5所示.其中,符号和曲线的含义与图3是相同的.对图中曲线从上到下四种事件类型,在计算中我们取ax,y,z=1、bx,y=0和bz=1.2,对应的值分别为0.595、0.647、1.301和1.009.

在10.7AGeV Au-Em中心碰撞中产生的g-粒子的角分布如图6所示.其中,符号和曲线的含义与图3相同.对图中曲线从上到下四种事件类型,在计算中我们取a=1、b=0和b=0.6,对应的值分别为x,y,zx,yz0.128、0.176、0.261和0.213.

图6 10.7AGeV Au-Em碰撞中g-粒子的角分布Fig.6 Angular distribution of g-particles in Au-Em collisions at 10.7AGeV

3 结论

考虑到发射源的膨胀和运动,我们用多源理想气体模型研究了高能核-乳胶碰撞中产生的靶粒子的角分布,计算结果与能量在0.95～10.7AGeV范围内的各种不同重离子诱导乳胶核反应的实验数据一致.在本文涉及的能量范围内,我们在反应平面内观察到横向和纵向靶粒子发射源的运动效应,即:bx,z>0;但没有观察到靶粒子发射源的膨胀效应,即:ax,y,z=1.靶粒子的产生机制与簇射粒子的产生机制不同,一些在簇射粒子研究中观测到的现象,在靶粒子研究中不一定存在.

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Angular D istribution of Target Particles Em itted in 0.95Ato 10.7AGeV Nucleus-emulsion Collisions

GAO Yan1,SUN Jian-xin2
(1.Department of Physics,X inzhou Nor m alUniversity,Xinzhou034000,China; 2.School of Engineering,ShanxiDatong University,Datong037003,China)

Angular distributions of targetparticles emitted in nucleus-emulsion collisions at high energies are studied by using a multisource ideal gasmodel.The emission source is considered to have movements in transverse and longitudinal directions.The calculated mean trends are compared and found to be in agreement with the experimental data of slow protonsproduced in centralHe-and O-Em collisions at 2.1AGeV and centralAr-Em collisions at 1.8A GeV,b-particles(black particles)produced in different centralities for Ne-Em collisions at 4.1AGeV,b-and gparticles(grey particles)produced in different centralities for Kr-Em collisions at 0.95AGeV,and b-and g-particles produced in different centralities forAu-Em collisions at 10.7AGeV.

angular distribution;target particles;nucleus-emulsion collisions

O572.25

A

0253-2395(2010)04-0551-05

2010-05-10;

2010-07-02

山西省自然科学基金(2007011005);忻州师范学院院级基金(200804)

高 雁(1976-),女,山西保德人,硕士,副教授,主要从事中高能核物理方面的研究工作.E-mail:gaoyanfeifei@ 126.com