Эксперименты на ускорительном комплексе NICA

 

02-1-1086-2009
   

 
Странность в адронной материи и исследование неупругих реакций
вблизи кинематических границ

   

Руководители темы:    Строковский Е.А.
Кокоулина Е.С.
Кривенков Д.О.

Участвующие страны и международные организации:
Беларусь, Египет, Израиль, Индия, Куба, Россия, Словакия, США, Украина, Чехия.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:
Странность в адронной материи и исследование граничных эффектов:
- исследование стабилизирующих эффектов странности в ядерной материи и свойств легчайших гиперядер;

- исследование многочастичной динамики в неупругих протон-протонных и протон-ядерных взаимодействиях в области предельной множественности;

- исследования выхода и спектров мягких фотонов в дейтрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях, исследование короткодействующих двухнуклонных корреляций (КДК).

Проект по теме:
  Наименование проекта Руководители Шифр проекта
Лаборатория    Ответственные от лаборатории Статус
1. HyperNIS-SRC
Странность в гиперядрах
и короткодействующие двухнуклонные корреляции 		 Кривенков Д.О.
Лукстиньш Ю.
Заместитель:
Пацюк М.А.

02-1-1086-1-2025/2029

Реализация
Набор данных
1.1. Эксперимент HyperNIS Кривенков Д.О.
Лукстиньш Ю.

  
ЛФВЭ Аверьянов А.В., Аксиненко В.Д., Аникина М.Х., Атовуллаев Т., Атовуллаева А., Базылев С.Н., Баскаков А.Е., Воронин А.Л., Герценбергер С.В., Дементьев Д.В., Короткова А.М., Мурин Ю.А., Охрименко О.В., Пляшкевич С.Н., Парфенова Н.Г., Пацюк М.А., Рукояткин П.А., Саламатин А.В., Слепнев И.В., Слепнев В.М., Тарасов Н.А., Терлецкий А.В., Фещенко А.А., Федюнин А.А., Филиппов И.А., Хворостухин А.С., Шипунов А.В., Шитенков М.О., Шереметьев А.Д.
ЛЯП  Попов Б.А., Терещенко В.В., Терещенко С.В.
СГИ Парфенов А.Н.
Краткая аннотация и научное обоснование:
Изучение свойств самых легких гиперядер является актуальной темой ядерной физики и имеет большое научное значение. Пучки Нуклотрона являются подходящими для исследования таких задач. Изучение свойств нейтроноизбыточных гиперядер представляет большой интерес, прежде всего, для теории внутриядерных нуклон-нуклонных взаимодействий: нейтронного гало, ΛN-взаимодействий, включая ΛN - ΣN и зависящее от спина взаимодействие ΛN и т.д. Особый интерес к этому исследованию обусловлен отсутствием достоверных данных о свойствах Λ6H и противоречивых теоретических предсказаниях, которые сильно зависят от используемой теоретической модели. В этом же эксперименте будут изучаться времена жизни и сечения рождения гиперядер Λ4H и Λ3H, которые могут быть использованы как «контрольные точки» для подтверждения образования и распада Λ6H.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Разрешение вопроса о существовании гиперядра Λ6H .

Новые экспериментальные данные о свойствах легчайших гиперядер и проверка экспериментом теоретических моделей для этих гиперядер.

Новые экспериментальные данные о положении границы стабильности (drip-line) для нейтроно-избыточных легких гиперядер, необходимые для развития теории нейтроно-избыточных гиперядер и моделей их рождения в нецентральных ядро-ядерных взаимодействиях.

Новые экспериментальные данные по фоторождению странности и векторных мезонов (в том числе, содержащих странные кварки) поляризованными фотонами (вблизи соответствующих порогов).

Создание универсального спектрометра для возможного участия внешних потребителей пучка Нуклотрона.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Набор данных для поиска Λ6H в пучке ядер 7Li. Анализ первых экспериментальных данных по поиску гиперядра Λ6H и измерению времени жизни изотопов гиперводорода Λ6H и Λ4H.

Модернизация магнитного спектрометра ГиперНИС (трековая система) за счет добавления плоскостей GEM-детекторов. Эти детекторы, которые уже частично закуплены и тестируются на установке ГиперНИС сотрудниками СФСКЯ, будут интегрированы в эту установку для улучшения точности определения вершины распада гиперядер. Разработка технического проекта спектрометра с двумя магнитами (установки второго магнита, подвод коммуникаций, опор для детекторов), системы сбора данных (проект и тесты), моделирование для оптимальной геометрии совместных детекторов.

В рамках сотрудничества с Японией, набор данных на установках LEPS/LEPS2 по фоторождению странности и векторных мезонов (в том числе, содержащих странные кварки) поляризованными фотонами (вблизи соответствующих порогов) и анализ ранее накопленных данных об этих реакциях.
1.2.  Эксперимент SRC Пацюк М.А.
Подготовка проекта
Анализ данных
ЛФВЭ Аверьянов А.В., Аксиненко В.Д., Аникина М.Х., Атовуллаев Т., Атовуллаева А., Бочкова А.Г., Кривенков Д.О., Охрименко О.В., Пляшкевич С.Н., Рукояткин П.А., Саламатин А.В.
ЛЯП  Терещенко В.В., Узиков Ю.Н.
ЛТФ Ларионов А.Б.

Краткая аннотация и научное обоснование:
Свойства ядер определяются взаимодействием их составляющих: нуклонов в области низкого разрешения и кварками и глюонами в области высокого разрешения. Соотношение между двумя этими подходами во многих случаях нетривиально. Короткодействующие двухнуклонные корреляции (КДК) имеют отношение к обоим энергетическим режимам.

КДК представляют из себя сильно взаимодействующие пары нуклонов, которые образуются на короткий промежуток времени. Нуклоны в этом состоянии находятся на расстоянии, сравнимым с радиусом нуклона, и обладают более высокими импульсами, чем нуклоны среднего поля. Эксперименты по электронному рассеянию показали, что КДК имеют важное далеко идущее влияние на описание многочастичных систем, нуклон-нуклонное взаимодействие и структуру нуклона.

Ожидаемые результаты по завершении проекта:
Следующий эксперимент, подготовка к которому ведется в настоящее время, будет использовать тензорно-поляризованный дейтронный пучок Нуклотрона и оборудование, имеющееся в распоряжении в ЛФВЭ ОИЯИ. Планируется изучать реакцию жесткого рассеяния поляризованных дейтронов на жидководородной мишени в кинематике, типичной для КДК. Используя пучок с импульсом 6 ГэВ/с/нуклон, будут выбираться взаимодействия с |t, u| > 1 (GeV/c)² и углом рассеяния в системе центра масс около 90 градусов. Отбор совпадений в обоих плечах специализированного спектрометра позволит идентифицировать два протона конечного состояния в реакции p(d,2p)n. Одновременная регистрация нейтрона отдачи из жесткого рассеяния дейтрона также будет возможно. Двухплечевой спектрометр будет использоваться такой же как в 2022 году для измерения SRC/BM@N. Регистрация нейтрона отдачи потребует использования нейтронного детектора на пучке. Важно отметить, что установка необходимого детектирующего оборудования для запланированного эксперимента на экспериментальной зоне ГиперНИС не станет помехой для существующего экспериментального оборудования ГиперНИС. Кроме того, для исследований КДК необходимо более сильное магнитное поле, чем имеющееся в анализирующем магните установки ГиперНИС. Поэтому будет необходимо установить на площадку ГиперНИС второй дипольный магнит СП-40 или заменить существующий более сильным.

Ожидаемые результаты по проекту в текущем году:
Анализ полученных ранее в эксперименте SRC на BM@N данных.

Оценка импульсного разрешения магнитного спектрометра ГиперНИС в перспективе решения задач эксперимента SRC.

Проработка вариантов размещения детекторов эксперимента SRC и дополнительного магнита в зоне эксперимента ГиперНИС на канале 4В. 
Активности темы:
  Наименование активности Руководитель Сроки реализации
Лаборатория    Ответственные от лаборатории Статус
1. NEMAN Кокоулина Е.С.
Никитин В.А.

2025-2025

Подготовка проекта
Набор данных
ЛФВЭ Гаврищук О.П., Дунин В.Б., Синельщикова С.Е., Попов В.В., Токарев М.В.
ЛТФ  Арбузов А.Б., Быстрицкий Ю.А., Зыкунов В.А.

Краткая аннотация и научное обоснование:
В физике высоких энергий обычно анализируются события, для которых отклонение от средней множественности не превышает двух средних значений. События с большей множественностью происходят крайне редко, поэтому набрать для них большую статистику затруднительно, кроме того, возникают трудности при их обработке. При планировании любого эксперимента выполняется моделирование, но, несмотря на то что количество Монте-Карло генераторов увеличивается с каждым годом, их предсказания значительно отклоняются в области большой множественности.  Настройка их параметров при одной энергии перестает работать при переходе к более высокой энергии. Все это свидетельствует о существенном непонимании механизма множественного рождения. Изучение событий с образованием большого числа вторичных частиц позволит более глубже понять сильные взаимодействия, в том числе стадию адронизации.  

В области большой множественности предсказывается ряд коллективных явлений, имеющих квантовую природу, такие как образование пионного (Бозе-Эйнштейна) конденсата, повышенный выход мягких (менее 50 МэВ) фотонов, черенковского излучения глюонов кварками и другие. В этой области продольная компонента импульса приближается к поперечной, достигая её. Это свидетельствует об исчезновении эффекта лидирования, причем в этой же области, по-видимому, начинается образование конденсата. Эти и другие коллективные проявления в поведении вторичных частиц могут быть изучены на будущем коллайдере NICA в проекте SPD, так как планируется регистрация событий при отсутствии какого-либо триггера. Этот проект нацелен на изучение глюонной составляющей нуклона. Изучение процессов с большой множественности в модели глюонной доминантности, развиваемой в ОИЯИ, позволит получить дополнительные знания о глюонной составляющей нуклона и её вкладе в адронизацию.

Ожидаемые результаты по завершении активности:
Подготовка физической программы по изучению коллективных явлений в области большой множественности в протонных и дейтериевых взаимодействиях на установке SPD на коллайдере NICA.

Развитие модели глюонной доминантности для изучения коллективного поведения вторичных частиц в событиях с большой множественностью при энергиях будущего коллайдера NICA на установке SPD. Оценки вклада тормозного излучения кварками глюонов и деления глюонов, как основные доминирующие элементарные КХД-процессы в области большой множественности с поляризованными и поляризованными пучками. Оценки параметров адронизации различных адронов.

Создание автономного многоканального спектрометра-калориметра регистрации мягких фотонов и использование его для измерения поляризации поляриметром SPILER на выходе спинового поляризационного источника (SPI).

Определение критической области множественности, при которой продольная и поперечная компоненты импульса становятся одинаковыми (исчезновение лидирующей частицы) и установление ее связи с областью образования пионного конденсата.

Оптимизация работы программы моделирования SpdRoot.

Ожидаемые результаты по активности в текущем году:
Создание электроники считывания и управления кремниевыми фотоумножителями (SiPM) автономного многоканального спектрометра-калориметра регистрации мягких фотонов и использование его для измерения поляризации поляриметра SPILER на выходе спинового поляризационного источника (SPI).

Изготовление прототипа спектрометра-калориметра совместно с коллегами из Беларуси.

Выполнение детального моделирования взаимодействия пучка дейтронов на дейтериевой мишени при прогнозируемой энергии пучков.

Изготовление сцинтилляционных счетчиков на основе вакуумных ФЭУ, и, далее, как развитие разрабатываемой концепции, на основе твердотельных ФЭУ (SiPM). Управление считыванием и представление полученной информации будет выполняться непосредственно на рабочем месте пульта управления источником. Тестирование прототипа на пучке ПИЯФ.

Подготовка физической программы, нацеленной на поиск коллективных явлений в событиях с большой (превышающей среднюю) множественностью, в частности, обнаруженного на ускорителе У-70 пионного (Бозе-Эйнштейна) конденсата, исследование повышенного выхода мягких фотонов, излучения Черенкова кварками глюонов, эффекта исчезновения лидирующей частицы.

По данным проекта «Термализация» получить распределения по множественности нейтральных пионов как функции полной множественности и подтвердить приближение их к распределению Пуассона, предсказанного в работах Р. Ледницкого с коллегами. Построить схему аннигиляции адронов в модели глюонной доминантности, применить её к объяснению обнаруженной особенности поведения множественности на коллайдерном эксперименте в Новосибирске в е+е- аннигиляции в пороговой области рождения протон-антипротонной пары.

Разработать физическую программу на будущей установке SPD с неполяризованными и поляризованными пучками протонов и легкими ядрами для изучения поведения множественности. Проведение моделирования рр (dd, рd) взаимодействий при энергиях до 27 ГэВ и подготовка к детальному исследованию параметров стадии адронизации заряженных и нейтральных частиц (мезонов и барионов) в модели глюонной доминантности. 

Разработка и модернизация алгоритма задания начальных параметров треков в фильтре Калмана для повышения эффективности реконструкции треков, точности восстановления импульсов, нахождения вершин взаимодействия в ПО SpdRoot.

Исследовать влияние вещества в endcap установки SPD на реконструкцию треков и подбор оптимальных параметров реконструкции треков.

Разработать пакет программ  SpdRoot для работы на моделированных событиях, приближенных к экспериментальным.

Подготовка проекта NEMAN.
 
Сотрудничество по теме:
Страна или международная организация Город Институт Статус Участники
Беларусь Гомель ГГТУ Обмен визитами Авакян С.Л. + 3 чел.
        Крышнев Ю.В. + 2 чел.
      Совместные работы Авакян С.Л. + 3 чел.
        Крышнев Ю.В. + 2 чел.
    ГГУ Совместные работы Тюменков Г.Ю. + 2 чел.
  Минск БГУИР Совместные работы Сацук С.М. + 3 чел.
    ИПФ НАНБ Обмен визитами Шуляковский Р.Г. + 4 чел.
      Совместные работы Шуляковский Р.Г. + 4 чел.
    ИФ НАНБ Совместные работы Левчук М.И.
Египет Александрия Ун-т Совместные работы Шоша Я.
Израиль Тель-Авив TAU Совместные работы Пясецки Эли
        Хен О.
Индия Калькутта UC Совместные работы Саркар К.
Куба Гавана InSTEC Совместные работы Кабалеро Дуран Й.
Россия Москва "Азимут-Фотоникс" Совместные работы Тимошин С.В.
    "ФОМОС-МАТЕРИАЛС" Совместные работы Васильев В.Б.
    НИИЯФ МГУ Совместные работы Богданова Г.А.
        Волков В.
        Королев М.Г.
        Меркин М.М.
        Харламов П.И.
  Москва, Зеленоград НИИМВ Совместные работы Жаворонков Н.В.
  Протвино ИФВЭ Совместные работы Воробьев А.П.
        Головкин В.П.
        Головня С.Н.
        Горохов С.А.
        Киряков А.В.
        Роньжин В.М.
        Рядовиков В.Н.
  Санкт-Петербург СПбГПУ Совместные работы Горелкина Т.Д.
  Черноголовка ИФТТ РАН Совместные работы Классен Н.В.
Словакия Банска Бистрица UMB Совместные работы Коломийцев Е.Э.
США Кембридж, MA MIT Совместные работы Калбов Дж.