ВНЕСОК КУЛОНІВСЬКОЇ ВЗАЄМОДІЇ У ПРОЦЕСИ НЕПРУЖНОГО РОЗСІЯННЯ ДЕЙТРОНА НА ЯДРАХ І СТРУКТУРА ДЕЙТРОНА

Заголовок (англійською): 
EFFECT OF THE COULOMB INTERACTION TO THE PROCESSES OF INELASTIC DEUTERON SCATTERING ON NUCLEI AND THE STRUCTURE OF DEUTERON
Автор(и): 
Кривенко-Еметов Я. Д.
Автор(и) (англ): 
Krivenko-Emetov Yaroslav
Ключові слова (укр): 
дейтрон; форм-фактор; структура дейтрона; врахування кулонівської взаємодії; розвал релятивістського дейтрона; кварки; експериментальні дані
Ключові слова (англ): 
deuteron; form factor; deuteron structure; taking into account the Coulomb interaction; break-up of relativistic deuteron; quark; experimental data
Анотація (укр): 
Наявні експериментальні дані про взаємодію поляризованих та неполяризованих дейтронів з великим переданим дейтроном імпульсом потребують свого теоретичного опису й інтерпретації. Водночас подальші експериментальні дослідження своєю чергою потребують теоретичних прогнозів. Отже, виникає необхідність у розробці фізичної моделі, яка б дала змогу плавно з'єднати експериментальні дані, що одержані при низьких енергіях, за яких проявляється нуклон-мезонна структура дейтрона, з даними, що отримані при високих енергіях. Останні пов'язані зі структурою дейтрона на малих відстанях. Створення такої моделі є актуальним завданням сучасної ядерної фізики, оскільки дасть змогу надійно порівнювати асимптотичні прогнози пертурбативної квантової хромодинаміки та інших кваркових підходів із наявними експериментальними даними. Це також допоможе розвинути теоретичні підходи, необхідні для планування майбутніх експериментальних досліджень пружного та непружного розсіювання дейтронів за високих енергій. У рамках моделі Глаубера – Сітенко розраховано внесок кулонівської взаємодії у переріз реакції A(d,p) при високих енергіях та нульовому протонному куті. Оцінено ефект урахування кулонівської взаємодії для перерізу в широкій міжядерній області. Розрахунки порівнюються з експериментом. Можна відзначити, що кулонівська взаємодія дає помітний внесок у спостережувані тільки на піку, де імпульс протона становить близько половини імпульсу дейтрона в лабораторній системі. Але її врахування не змінює результатів в області високих імпульсів, де необхідно враховувати кваркові ефекти.
Анотація (англ): 
The available experimental data on the interaction of polarized and unpolarized deuterons with a large deuteron momentum transfer require their theoretical description and interpretation. At the same time, further experimental studies require theoretical predictions in turn. In particular, there is a need to develop a theoretical model that makes it possible to smoothly connect available experimental data obtained at low-energy region, at which the nucleon-meson structure of the deuteron appears, with data obtained at high-energy region. The latter are related to the structure of the deuteron at small distances. Approaches based on the quark description of the deuteron structure are more adequate for their interpretation. The creation of such a model is an urgent task of modern nuclear physics, since it will allow one to reliably compare the asymptotic predictions of perturbative quantum chromodynamics and other quark approaches with the available experimental data. This will also make it possible to develop the theoretical approaches necessary for planning future experimental studies of elastic and inelastic deuteron scattering at high energies. In the framework of the Glauber–Sitenko model, the contribution of the Coulomb interaction to the reaction cross section A(d,p) at high energies and zero proton angle is calculated. The effect of taking into account the Coulomb interaction for the cross section in a wide inter-nuclear region is evaluated. The present calculations are compared with experiment. One fines that the Coulomb interaction gives a sizable contribution in the observables only at a peak, where the proton momentum is near half of the deuteron momentum in the lab. frame. But it does not change the results in the high momentum region, where quark effects should be taken into account.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 48, 2021
Назва журналу, номер, рік випуску (рус): 
Управление развитием сложных систем, номер 48, 2021
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, Number 48, 2021
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
12.pdf
Дата публікації: 
17 Ноябрь 2021
Номер збірника: 
48
Розділ: 
ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЄКТУВАННЯ
Університет автора: 
Національний технічний університет України “КПІ” ім. Ігоря Сікорського, Київ; Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ
Литература: 
  1. Urey H., Brickwedde F., Murphy G. A. Hydrogen Isotope of Mass 2. Physical Review. 1932. Vol. 39. P. 164.
  2. Iwanenko D. D.The neutron hypothesis. Nature. 1932. Vol. 129. P. 798.
  3. Heisenberg W. Über den Bau der Atomkerne. I. Z. Phys. 1932. Vol. 77. P. 1-11; II. Z. Phys. 1932. Vol. 78. P. 156–164; III. Z. Phys. 1933. Vol. 80. P. 587–596.
  4. Garcon M., Van Orden J. W. The deuteron structure and form factors. Adv. Nucl. Phys. 2001. Vol. 26. P. 293–272.
  5. Кобушкин А. П., Шелест В. П. Проблемы релятивистской динамики кварков и кварковая структура дейтрона. ЭЧАЯ. 1983. T. 14. Вып. 5. С. 1146–1192.
  6. Gilman R., Gross F. Electromagnetic structure of the deuteron. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 2002. Vol. 28. N 4. P. R37–R116.
  7. Lepage G. P., Brodsky S. J. Exclusive Processes in Perturbative Quantum Chromodynamics. Phys. Rev. 1998. D. Vol. 22. P. 2157.
  8. Matveev V. A., Muradyan R. M., Tavkhelidze A. N. Automodellism in the large-angle elastic scattering and structure of hadrons. Lett. Nuovo Cim. 1973. Vol. 7. N 15. P. 719–723.
  9. Brodsky S. J., Glennys R. F. Scaling Laws at Large Transverse Momentum. Phys. Rev. Lett. 1973. Vol. 31. P. 1153–1156.
  10. Brodsky S. J., Lepage G. P. Exclusive processes in quantum chromodynamics: Evolution equations for hadronic wavefunctions and the form factors of mesons SLAC-PUB-2294. Phys. Lett. 1979. B 87. P. 359-365; Phys. Rev. D 22. 1980. P. 2157–2198.
  11. Brodsky S. J., Frishman Y., Lepage G. P., Sachrajda C. Hadronic wave functions at short distances and the operator product expansion. Phys. Lett. 1980. B Vol. 91. P. 239–244.
  12. Brodsky S. J., Chertok B. T. Asymptotic form factors of hadrons and nuclei and the continuity of particle and nuclear dynamics. Phys. Rev. D. 1976. Vol. 14. P. 3003–3020.
  13. Kobushkin A. P., Syamtomov A. I. Deuteron Electromagnetic Form Factors in the Transitional Region Between Nucleon-Meson and Quark-Gluon Pictures. Phys. Atom. Nucl. 1995. Vol. 58. P. 1477–1482.
  14. Kobushkin A. P., Symtomov A. I. High-Q2 elastic ed-scattering and QCD predictions. Phys. Rev. 1994. D. Vol. 49.
    P. 1637–1638.
  15. Kobushkin A. P., Krivenko-Emetov Ya. D. pQCD phenomenology of elastic ed scattering. Збірник наукових праць Інституту ядерних досліджень. К.: ІЯД НАНУ, 2003. № 3 (11). С. 49-73 [arXiv nucl-th/0112009 (2001)].
  16. Bernheim M., et al. Momentum distribution of nucleons in the deuteron from the d(e, e′p)n reaction. Nuclear Physics. 1981. A. Vol. 365. No 3. P. 349–370.
  17. Turck-Chieze S., et al. Exclusive deuteron electrodisintegration at high neutron recoil momentum. Physics Letters. 1984. B. Vol. 142. No 3. P. 145–148.
  18. Ableev V. G., et al. A study of the proton momentum spectrum from deuteron fragmentation at 8.9 GeV/c and an estimate of admixture parameters for the six-quark state in the deuteron. JINR Rap. Comm. 1992. 1 [52]. P. 10; Nucl. Phys. 1983. A. Vol. 393. P. 491-501; 1984. A 411-501. P. 591 (E); ZhETF. 1983. 37. P. 196–198.
  19. Ableev V. G., et al. Momentum distribution of protons and deuterons from He^3 fragmentation by carbon at 10.78 GeV/c and zero angles. ZhETF. 1987. Vol. 45. P. 596-599; Proc. of VIII Int. Seminar in High Energy Problems (Dubna, June 1986). 1986. D1, 2-86-668. P. 341–349.
  20. Ableev V. G., et al. Measurement of the tensor analyzing power of the reaction 12C(d, p) with zero-angle proton emission at a deuteron momentum of 9.1 GeV/c. Pis’ma v ZhETF. 1988. Vol. 47. P. 558–561.
  21. Nomofilov A. A., et al. Measurement of polarization transfer and the tensor analyzing power in polarized deuteron break-up with deuteron momenta up to 9 GeV/c. Phys. Lett. B. 1994. Vol. 325. P. 327–332.
  22. Kuehna B., et al. The measurements of the polarization transfer coefficient in the (d, p) reaction at a fixed proton momentum 4.5 GeV/c and a deuteron momentum range of 6.0–9.0 GeV/c. Phys. Lett. 1994. B.Vol. 334. P. 298–303.
  23. Berthet P., et al. Elastic proton-deuteron backward scattering at energies from 0.6 to 2.7 GeV. J. Phys. G: Nucl. Phys. 1982. Vol. 8. P. L111–L116.
  24. Punjabi V., et al. Measurement of polarization transfer 0 and tensor analyzing power T20 in the backward elastic dp scattering. Phys. Lett. 1995. B. Vol. 350. No 2. P. 178–183.
  25. Dirac P. A. M. Forms of Relativistic Dynamics. Rev. Mod. Phys. 1949. 21. P. 392–399.
  26. Weinberg S. Dynamics at Infinite Momentum. Phys. Rev. 1966. Vol. 150. P. 1313–1318.
  27. Kobushkin A. P. Polarization observables in A(d,p) breakup and quark degrees of freedom in the deuteron. Phys. Lett. 1998. B 421. P. 53-58; Phys. Atom. Nucl. 1999. 62. P. 1400-1146; Yad. Fiz. 1999. 62. P. 1213-1219; In Proc. of the RCNP-TMU Symposium “Spins in Nuclear and Hadronic Reactions”, (Word Sci., Singapore, 2000). P. 223.
  28. Kobushkin A. P., Krivenko-Emetov Ya. D. Effect of the Coulomb interaction in A(d,p) fragmentation. Ukr. J. Phys. 2008. 53(8), P. 751.
  29. Akhiezer A. I., Sitenko A. G. Diffractional Scattering of Fast Deuterons by Nuclei. Phys. Rev. 1957. Vol. 106. P. 1236–1246.
  30. Glauber R. J., Matthiae G. High-energy scattering of protons by nuclei. Nucl. Phys. 1970. B21. P. 135–157.
  31. Sitnik I. Deuteron breakup at zero angle in the Coulomb nuclear field. Part of Proceedings: 24th Int. Baldin Seminar on High Energy Physics Problems “Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics” (ISHEPP 2019). (Dubna, Sept. 17-22, 2019).
  32. Ierusalimov A. P., Lykasov G. I., Viviani M. Relativistic and spin effects in elastic backward p-d scattering. 2010. arXiv:1002.0249
References: 
  1. Urey, H., Brickwedde, F., Murphy, G. A. (1932). Hydrogen Isotope of Mass 2. Physical Review, 39, 164.
  2. Iwanenko, D. D. (1932). The neutron hypothesis. Nature, 129, 798.
  3. Heisenberg, W. (1932). Über den Bau der Atomkerne. I. Z. Phys., 77, 1-11; II. (1932). Z. Phys., 78, 156–164; III. (1933). Z. Phys., 80, 587-596.
  4. Garcon, M., Van Orden, J. W. (2001). The deuteron structure and form factors. Adv. Nucl. Phys., 26, 293–272.
  5. Kobushkin, A. P., Shelest, V. P. (1983). Problems of the relativistic dynamics of quarks and the quark structure of the deuteron. Phys. Elem. Part. & Atom. Nucl., 1146–1192. [in Russian]
  6. Gilman, R., Gross, F. (2002). Electromagnetic structure of the deuteron. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys., 28, 4, R37-R116.
  7. Lepage, G. P., Brodsky, S. J. (1998). Exclusive Processes in Perturbative Quantum Chromodynamics. Phys. Rev. D., 2157.
  8. Matveev, V. A., Muradyan, R. M., Tavkhelidze, A .N. (1973). Automodellism in the large-angle elastic scattering and structure of hadrons. Lett. Nuovo Cim., 7, 15, 719–723.
  9. Brodsky, S. J., Glennys, R .F. (1973). Scaling Laws at Large Transverse Momentum. Phys. Rev. Lett., 31, 1153–1156.
  10. Brodsky, S. J., Lepage, G. P. (1979). Exclusive processes in quantum chromodynamics: Evolution equations for hadronic wavefunctions and the form factors of mesons SLAC-PUB-2294. Phys. Lett., B 87, 359-365; (1980). Phys. Rev. D 22, 2157-2198.
  11. Brodsky, S. J., Frishman, Y., Lepage, G. P., Sachrajda, C. (1980). Hadronic wave functions at short distances and the operator product expansion. Phys. Lett., B 91, 239–244.
  12. Brodsky, S. J., Chertok, B. T. (1976). Asymptotic form factors of hadrons and nuclei and the continuity of particle and nuclear dynamics. Phys. Rev., D. 14, 3003-3020.
  13. Kobushkin, A. P., Syamtomov, A. I. (1995). Deuteron Electromagnetic Form Factors in the Transitional Region Between Nucleon-Meson and Quark-Gluon Pictures. Phys. Atom. Nucl., 58, 1477–1482.
  14. Kobushkin, A. P., Symtomov, A. I. (1994). High-Q2 elastic ed-scattering and QCD predictions. Phys. Rev., D. 49, 1637–1638.
  15. Kobushkin, A. P., Krivenko-Emetov, Ya. D. (2003). pQCD phenomenology of elastic ed scattering. Bul. Inst. Nucl. Res., 3 (11), 49-73 [arXiv nucl-th/0112009 (2001)].
  16. Bernheim, M., et al. (1981). Momentum distribution of nucleons in the deuteron from the d(e, e′p)n reaction. Nuclear Physics, 365, 3, 349-370.
  17. Turck-Chieze, S., et al. (1984). Exclusive deuteron electrodisintegration at high neutron recoil momentum. Physics Letters, 142, 3, 145–148.
  18. Ableev, V. G., et al. (1992). A study of the proton momentum spectrum from deuteron fragmentation at 8.9 GeV/c and an estimate of admixture parameters for the six-quark state in the deuteron. JINR Rap. Comm., 1 [52], 10; (1983). Nucl. Phys., 393, 491-501; (1984). A 411-501, 591 (E); (1983). ZhETF, 37, 196–198.
  19. Ableev, V. G., et al. (1987). Momentum distribution of protons and deuterons from He^3 fragmentation by carbon at 10.78 GeV/c and zero angles. ZhETF, 45, 596-599; (1986). Proc. of VIII Int. Seminar in High Energy Problems (Dubna, 1986). D1, 2-86-668. P. 341–349.
  20. Ableev, V. G., et al. (1988). Measurement of the tensor analyzing power of the reaction 12C(d, p) with zero-angle proton emission at a deuteron momentum of 9.1 GeV/c. Pis’ma v ZhETF., 47, 558–561.
  21. Nomofilov, A. A., et al. (1994). Measurement of polarization transfer and the tensor analyzing power in polarized deuteron break-up with deuteron momenta up to 9 GeV/c. Phys. Lett., 325, 327–332.
  22. Kuehna, B., et al. (1994). The measurements of the polarization transfer coefficient in the (d, p) reaction at a fixed proton momentum 4.5 GeV/c and a deuteron momentum range of 6.0–9.0 GeV/c. Phys. Lett., 334, 298–303.
  23. Berthet, P., et al. (1982). Elastic proton-deuteron backward scattering at energies from 0.6 to 2.7 GeV. J. Phys. G: Nucl. Phys., 8, L111–L116.
  24. Punjabi, V., et al. (1995). Measurement of polarization transfer 0 and tensor analyzing power T20 in the backward elastic dp scattering. Phys. Lett., 350, 2, 178-183.
  25. Dirac, P. A. M. (1949). Forms of Relativistic Dynamics. Rev. Mod. Phys., 21, 392–399.
  26. Weinberg, S. (1966). Dynamics at Infinite Momentum. Phys. Rev., 150, 1313–1318.
  27. Kobushkin, A. P. (1998). Polarization observables in A (d,p) breakup and quark degrees of freedom in the deuteron. Phys. Lett., 421, 53-58; (1999). Phys. Atom. Nucl., 62, 1400–1146; (1999). Yad. Fiz., 62, 1213–1219; (2000) In Proc. of the RCNP-TMU Symposium “Spins in Nuclear and Hadronic Reactions”, (Word Sci., Singapore, 2000). P. 223.
  28. Kobushkin, A. P., Krivenko-Emetov, Ya. D. (2008). Effect of the Coulomb interaction in A(d,p) fragmentation. Ukr. J. Phys., 53(8), 751.
  29. Akhiezer, A. I., Sitenko, A. G. (1957). Diffractional Scattering of Fast Deuterons by Nuclei. Phys. Rev., 106, 1236-1246.
  30. Glauber, R. J., Matthiae, G. (1970). High-energy scattering of protons by nuclei. Nucl. Phys., 21, 135–157.
  31. Sitnik, I. (2019) Deuteron breakup at zero angle in the Coulomb nuclear field. Part of Proceedings: 24th Int. Baldin Seminar on High Energy Physics Problems “Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics” (ISHEPP 2019). (Dubna, Sept. 17–22, 2019).