Паспорт Проекта Программы ОФН РАН “Физика элементарных частиц и фундаментальная ядерная физика”

1. Паспорт Проекта Программы ОФН РАН“Физика элементарных частиц и фундаментальная ядерная физика” Название Проекта - Поиск сверхузких дибарионных резонансов на Московской мезонной фабрике ИЯИ РАН (Проект ДИБАРИОН). Участники Проекта (ИЯИ, Лаборатория атомного ядра), количество научных сотрудников - 6, руководитель проекта - Е.С. Конобеевский. Краткая формулировка целей Проекта Работа направлена на исследование нуклон-нуклонного взаимодействия при промежуточных энергиях. Используя протонные и нейтронные пучки МФ, предполагается исследовать реакции взаимодействия протонов и нейтронов с дейтерием и другими малонуклонными системами. В этих реакциях будут исследованы как возбуждения различных двухнуклонных (дибарионных) состояний, так и изоспиновые эффекты в двухнуклонных системах (например, нарушение зарядовой симметрии ядерных сил). Публикации: - реферируемые журналы - 4, - доклады на конференциях - 5 Получение грантов: РФФИ 06-02-17462 “Определение синглетной длины nn-рассеяния с целью изучения эффекта нарушения зарядовой симметрии ядерных сил” РФФИ 07-02-05025-б грант поддержки МТБ исследований - 200 т.р. на покупку электроники РФФИ 07-02-08482-з Участие в XX Европейской конференции по малонуклонным системам

2. Проблема – Нарушение Зарядовой Симметрии ядерных сил

3. МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИН РАССЕЯНИЯ • pp- длина рассеяния находится из экспериментов по pp-рассеянию (app =-17,3±0.4 фм); ; ее погрешность связана главным образом с использованием теоретических моделей для исключения кулоновских эффектов. • Нейтрон-нейтронная длина рассеяния - эксперименты по изучению взаимодействия двух нейтронов в конечном состоянии при малой относительной энергии n+dp+n+n; -+d+n+n;d+d2He+n+n

4. Полученные к настоящему времени результаты свидетельствуют о существенной неопределенности величины ann: ее значения группируются вблизи -16 (Bonn) и -19 фм (TUNL, LAMPF), таким образом неизвестен даже знак разности ann-app, которая определяет количественную меру НЗС ядерных сил.

5. Phys. Rev. C 74, 014001 (2006) W. von Witsch, X. Ruan, H. Witala Neutron-neutron final-state interaction in the 2H(n,p)2n reaction at En=17.4 MeV The neutron-neutron (nn) final-state interaction has been investigated in the n+dp+2n reaction in kinematically incomplete geometry at En=17.4 MeV, detecting the protons emitted around zero degrees. Absolute cross-section data for the neutron-deuteron breakup reaction were obtained via (n,d) elastic scattering, which was measured simultaneously. The data were analyzed by means of detailed Monte Carlo simulations based on rigorous three-body calculations using CD-Bonn and two other high-quality potentials for the nucleon-nucleon interaction. The breakup spectrum is described very well on an absolute scale over the entire energy range investigated. The value of the nn scattering length deduced from the cross section in the FSI peak is ann=-16.5±0.9 fm, where the error indicates the combined statistical and systematic uncertainty. Phys. Rev. C 73, 034001 (2006) D. E. Gonzalez Trotter, F. Salinas Meneses, W. Tornow, C. R. Howell, et al. Neutron-deuteron breakup experiment at En=13 MeV: Determination of the 1S0 neutron-neutron scattering length ann We report on results of a kinematically complete neutron-deuteron breakup experiment performed at Triangle Universities Nuclear Laboratory using an En=13 MeV incident neutron beam. The 1S0 neutron-neutron scattering length ann has been determined for four production angles of the neutron-neutron final-state interaction configuration. The absolute cross-section data were analyzed with rigorous three-nucleon calculations. Our average value of ann=-18.7±0.7 fm is in excellent agreement with ann=-18.6±0.4 fm obtained from capture experiments of negative pions on deuterons. We also performed a shape analysis of the final-state interaction cross-section enhancements by allowing the normalization of the data to float. From these relative data, we obtained an average value of ann=-18.8±0.5 fm, in agreement with the result obtained from the absolute cross-section measurements. Our result deviates from the world average of ann=-16.7±0.5 fm determined from previous kinematically complete neutron-deuteron breakup experiments, including the most recent one carried out at Bonn. However, this low value for ann is at variance with theoretical expectation and other experimental information about the sign of charge-symmetry breaking of the nucleon-nucleon interaction. In agreement with theoretical predictions, no evidence was found of significant three-nucleon force effects on the neutron-neutron final-state interaction cross sections.

6. Постановка эксперимента по исследованию области нейтрон-нейтронного ВКС в реакции nd-развала Этой кинематической области отвечают события с двумя нейтронами в выходном канале, имеющими малый относительный импульс. N, отн ann=-19fm 0=0.12 MeV ann=-16fm 0=0.16 MeV , МэВ Нейтрон-нейтронное ВКС проявляется в виде максимума в распределении выхода реакции от относительной энергии двух нейтронов ε=(E1 +E2-2(E1E2)1/2cos)/2, форма которого зависит от длины nn-рассеяния

7. Сравнение кривой модельного эксперимента с результатами решения обратной задачи Ltof=10m,t=0.5 ns,-24-34º Nсоб Two-Parameter Fit (ann=-16.1fm) One-Parameter Fit (ann=-19fm) Input – MW (ann=-16fm) ε

8. Оценка статистической погрешности в определении ann +0.33 -0.31 ann=-16.11 2 χ2(min)+1 χ2(min) ann

9. Экспериментальная установка для изучения нейтрон-нейтронных корелляциях в реакции nd-развала на нейтронном канале ММФ Ток протонного пучка 10-50 мкА Толщина CD2мишени ~100 мг/см2. Поток нейтронов на мишени (0,6-3,0)·107 с-1см-2

11. Возможность улучшения временного разрешения длинных детекторов путем определения места возникновения световой вспышки в детекторе N Зависимость числа совпадений протонного и нейтронного детекторов от разности времен прихода световых вспышек на противоположные концы нейтронного детектора Свет от светодиода подается на протонный и середину нейтронного детектора L N Пики временных совпадений: без учета места попадания света в нейтронный детектор (синие точки – FWHM=0.85 ns) и с учетом попадания (красные точки - выделена узкая область ~ 2 см – FWHM=0.6 ns) t

12. Сеанс на ММФ в ноябре 2007 г.Start time: Wed Nov 28 13:32:36 2007 - Stop time: Thu Nov 29 15:27:43Imax=45 A, Iav=25 A 2007 t tot=22 h, I*t=550 A*h 45 мкА

13. Start time: Thu Nov 29 15:27:52 2007 - Stop time: Fri Nov 30 12:20:582007Imax=45 A, Iav=6.8 A t tot=20 h, I*t=136 A*h 45 мкА

14. Восстановление энергии налетающих нейтронов в реакции ndpnn N En, MeV

15. Сравнение выхода для мишеней CD2 и 12CI*t*NC(CD2)=I*t*NC(12C) N CD2 12C 

16. Сравнение экспериментальной и моделированной зависимости выхода реакции ndpnnот относительной энергии двух нейтронов Моделирование Эксперимент ~100 мкА·ч N N   Необходимый интеграл тока (минимальный) – 5000 мкА·ч (125 часов при токе 40 мкА) Интеграл тока в ноябре 2007 г. – 1500 мкА·ч

18. Кривая зависимости 2 от ann позволяет оценить ошибку (статистическую) в определении длины рассеяния Входная длина рассеяния (при моделировании) = -18.5 fm 2 Выходная длина рассеяния (решение обратной задачи с аппаратными функциями) χ2(min)+1 -18.5±0.35 Статистика 2000 соб. на точку -18.5±0.15 Статистика 8000 соб. на точку χ2(min)+1 χ2(min) ann

19. Nev FWHM=0.6 ns Nch

20. Спектр нейтронов (3-13)

21. Зависимость числа nn-корелляций в детекторах 24º и 26º от относительной энергии нейтронов для CD2-мишени иCH2- мишени

22. Разностный спектр CD2-C и симуляция

23. Выводы • На нейтронном канале РАДЭКС смонтирована экспериментальная • установка для измерения длины nn-рассеяния • Предварительные данные, полученные на этой установке, позволяют • надеяться на получение конкурентоспособных данных о ann • Пучковое время, которое реально может быть выделено на эту работу, ввиду ограниченного числа физических сеансов и большого числа пользователей на ММФ, не позволяет пока получить необходимую статистику

24. Зависимость выхода реакции ndpnn от относительной энергии Углы регистрации нейтронов 24º и 26ºЭкспериментиСимуляция

25. Комбинации нейтронных детекторов

27. Зависимость выхода реакции ndpnn от относительной энергии Углы регистрации нейтронов 26º и 30ºЭкспериментиСимуляция N 