Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Խորը–վիրտուալ կոմպտոնյան ցրման պրոցեսի ուսումնասիրումը ջրածնային, դեյտրոնային և ընտրված ծանր միջուկային թիրախների վրա hermes գիտափորձի շրջանակներում

Մարուքյան, Հրաչյա Հովհաննեսի (2015) Խորը–վիրտուալ կոմպտոնյան ցրման պրոցեսի ուսումնասիրումը ջրածնային, դեյտրոնային և ընտրված ծանր միջուկային թիրախների վրա hermes գիտափորձի շրջանակներում. Doctor of Sciences thesis, Ա. Ի. Ալիխանյանի անվան ազգային գիտական լաբորատորիա.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (1092Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (6Mb) | Preview

      Abstract

      Теоретические и экспериментальные исследования структуры нуклонов (протонов и нейтронов), особенно их спиновая структура, являются одной из центральных и актуальных задач физики высоких энергий и элементарных частиц. На протяжении последнего пятидесятилетия эксперименты по лептон–нуклонным рассеяниям служили важным источником информации о структуре нуклонов. До недавнего времени для описания структуры нуклонов пользовались соответственно двумя категориями квантово–хромодинамических объектов – упругими форм–факторами и партонными функциями распределения. Нуклонные упругие форм–факторы измерялись в упругих лептон–нуклонных рассеяниях. Они описывают различие электромагнитной структуры нуклона от точечной частицы и представляют поперечные специальные распределения заряда и намагниченности в нуклоне. В свою очередь, партонные функции распределения, измеряемые в инклюзивных и полу–инклюзивных глубоконеупругих рассеяниях, представляют собой распределения доли продольного импульса нуклона несущим партоном. Форм–факторы и партонные функции распределения, интегрированные по поперечным импульсам, представляют собой одномерные специальные (пространственные) и импульсные распределения партонов соответственно.Однако, форм-факторы и партонные функции распределения отдельно не могут преставить полную картину структуры нуклона. Они были обобщены в контексте нововведенного формализма Обобщенных Партонных Распределений (ОПР), позволяюших более охватывающее описание структуры нуклона. Таким образом, ОПР включают в себя упругие форм–факторы и партонные распределения, которые являются соответственно моментами и предельными случаями ОПР, тем самым предоставляя скоррелированную информацию об одномерном распределении продольной составляющей импульса кварка с двумерным пространственным распределением в поперечной плоскости. Такое “трехмерное” преставление нуклона часто называют “томографией нуклона”. ОПР были впервые рассмотрены в работах группы теоретиков в конце восьмидесятых. Интерес к ОПР значительно возрос после открытия правила сумм Х. Джи, связивающий полный угловой момент кварков и глюонов с неполяризованныи ОПР. Согласно последним экспериментальным измерениям, вклад собственных угловых моментов кварков ΔΣ в разложении z-компоненты спина нуклона на составляющие от собственных угловых моментов кварков и глюонов Δg и соответственно их орбитальных угловых моментов Lzq и Lzg составляет порядка 30% (так называемый “spin-crysis”). Исходя из этого, экспериментальное измерение отдельных составляющих спинa нуклона является одной из важнейших и актуальных задач спиновой физики.ОПР могут быть экспериментально доступны в измерениях глубоконеупругих эксклюзивных процессов, в которых мишень остается нетронутой (целостной). В последнее время ГВКР является теоретически, а также экспериментально наиболее часто исследуемым эксклюзивным процессом. Наряду с ГВКР широко используются также процессы эксклюзивного глубоконеупругого лепторождения мезонов. В современных экспериментах на фиксированных мишенях, таких как HERMES, JLAB, прямое измерения сечения ГВКР затруднены ввиду существования сопровождаюшего процесса Бете – Гайтлера (БГ), конечное состояние которого экспериментально не различимо от ГВКР и сечение которого в основном намного превышает сечение ГВКР. Несмотря на малый вклад процесса ГВКР в полное сечение, прямой доступ к амплитудам ГВКР обеспечиваетса через интерференцию вышеуказанными двумя процессами, измеряя азимутальные асимметрии по отношению к заряду и/или поляризации лептонного пучка, а также поляризации мишени. Эти асимметрии проявляютса в распределении выхода фотонов относительно азимутального угла вокруг направления виртуального фотона, относительно плоскости рассеяния лептона, и угла , составляющего между плоскостъю рассеяния лептона и компонентой поляризации мишени ортогональной к импульсу виртуального фотона.Измерения азимутальных асимметрий для процесса ГВКР на ядрах признаны в качесте полезного источника информаций относительно партонного поведения в ядрах и сил связывающих ядра. В случае ГВКР на ядре можно рассмотреть два типа рассеяния – когерентное и некогерентное. Процесс когерентного рассеяние (когда ядро после рассеяния остается целостным) дает вклад в основном при малых импульсах передач мишени. Они интересны поскольку предоставляют доступ к амплитуде ОРП ядра. В случае некогерентного рассеяния, когда ядро распадается, возможно исследования ОПР на нейтроне, хотя асимметрия от некогерентных процессов включает в основном жесткое эксклюзивное лепторождение фотона на протоне. Вклад от нейтрона в асимметрию типично мал из-за малой амплитуды процесса БГ. В частности, девять ОПР необходимы для описания ГВКР наблюдамых для дейтрона, в то время как для нуклона требуется всего четыре.В последнее время, теоретики стараютса фитировать в пределах единой модели все большее каличество наблюдаемых ГВКР, например сечения, измеренные на H1 и ZEUS в DESY и в лаборатории Томаса Джефферсона JLAB, разные одиночные или двойные асимметрии, измеренные в HERMES и JLAB. Это позволяет вытащить ОПР (в настояще время пока ОПР H) из имеющихся данних. Таким образом, имеюшиеся на HERMES уникальные результаты по ГВКР на протоне, дейтроне и на тяжелых ядрах совместно с результатами, полученными а также предложенными для будущей 12 GeV-ой программы в JLAB и программы на COMPASS могут служить для решения проблемы “spin-crysis” а также предоставить значительную информацию о модификации ОПР свободного нуклона в ядерной среде. Ատենախոսությունը նվիրված է լայնական բևեռացված պրոտոնային, չբևեռացված և երկայնական բևեռացված դեյտրոնային, ինչպես նաև չբևեռացված միջուկային թիրախներից խորը վիրտուալ կոմպտոնյան ցրման (ԽՎԿՑ) պրոցեսի փորձարարական ուսումնասիրությանը: Մշակվել են թիրախի սարքավորման տրամաչափման մեթոդներ: Զարգացվել են մշակման և տվյալների վերլուծման մեթոդներ լայնական բևեռացված պրոտոնային և երկայնական բևեռացված պրոտոնային կամ դեյտրոնային բարձր բևեռացման աստիճան ունեցող թիրախներ ստանալու և նրանց աշխատանքները վերահսկելու համար: ԽՎԿՑ պրոցեսի նկատմամբ մեծ հետաքրքրությունը պայմանավորված է նրանով, որ այն հանդիսանում է Ընդհանրացված Պարտոնային Բաշխումների (ԸՊԲ) վերաբերյալ տեղեկություններ պարունակող ամենապարզ էքսկլյուզիվ պրոցեսներից մեկը տեսության մեջ՝ նաև փորձարարական տեսանկյունից: Վերջին տասնամյակներին ներմուծված և լայն տարածում ստացած ԸՊԲ ֆորմալիզմը հնարավորություն է ընձեռում տալ նուկլոնի տարածական և սպինային կառուցվածքի առավել համապարփակ և ավելի հարուստ նկարագիրը:Աշխատանքը կատարվել է ըստ ԱԱԳԼ և DESY գիտական կենտրոնների միջև կնքված պայմանագրի, HERMES գիտափորձի շրջանակներում, հիմնականում մինչև 2006 թ. կուտակված տվյալների հիման վրա: Մինչ այդ, ցածր էներգիայով անդրադարձված թիրախը գրանցող լրացուցիչ սարքավորումը դեռևս չէր տեղադրված HERMES գիտափորձում, և առաջնային սպեկտրոմետրում գրանցվում էին ԽՎԿՑ պրոցեսի վերջնական մասնիկներից միայն ցրված լեպտոնն ու առաքված իրական ֆոտոնը: Չնայած այդ հանգամանքին՝ այնուամնայնիվ հնարավոր եղավ ապահովել պրոցեսի էկսկլյուզիվությունը` կիրառելով համապատասխան սահմանափակումներ eA→eγX պրոցեսի պակասող զանգվածի, վիրտուալ և իրական ֆոտոնների կազմած անկյան և մի շարք այլ կինեմատիկ պարամետրերի վրա: Աշխատանքում մշակվել է մեթոդ հիմնված փորձնական տվյալների մշակման ու Մոնտե-Կառլո խաղարկումների վրա, որը հնարավորություն է տալիս փորձնական տվյալներից առանձնացնել առաքված իրական ֆոտոնների լեպտոծնման դեպքերը, իսկ eA→eγX պրոցեսի պակասող զանգվածի սպեկտրում առանձնացնել թիրախի վրա ԽՎԿՑ պրոցեսի էկսկլյուզիվ տիրույթը, որտեղ ԽՎԿՑ ազդանշանը զգալիորեն գերակշռում է ֆոնային պրոցեսներով պայմանավորված ազդանշանները: Հարկ է նշել, որ տվյալ մեթոդով պայմանավորված՝ միջուկների վրա ԽՎԿՑ դեպքում անհնար է դառնում տարանջատել կոհերենտ պրոցեսը (երբ թիրախը փոխազդեցությունից հետո մնում է կայուն` eA→eA’γ) ոչ կոհերենտ պրոցեսից (երբ թիրախը փոխազդեցությունից հետո տրոհվում է` eA→e(A-1)γ): Բացի այդ, չափված ազդանշանում որոշակի ներդրում են ունենում նաև հարակից ոչ կոհերենտ պրոցեսները (երբ թիրախի նուկլոններից մեկը գրգռվում է ռեզոնանսային վիճակի) ինչպես նաև չեզոք մեզոնների ծնման կիսա-ինկլյուզիվ պրոցեսները:Առաջին անգամ փորձնականորեն ուսումնասիրվել են իրական ֆոտոնների լեպտոծնման պրոցեսները լայնական բևեռացված պրոտոնային թիրախի, չբևեռացված ևերկայնական բևեռացված դեյտրոնային, ինչպես նաև չբևեռացված միջուկային թիրախների վրա: Չափվել են ազիմուտալ անկյունային ասիմետրիաների ամպլիտուդաները լեպտոնային փնջի լիցքի, բևեռացման, ինչպես նաեվ թիրախի բևեռացման նկատմամբ: Պրոտոնային թիրախի վրա ստացված տվյալները օգտագործվել են տեսական աշխատանքներում, որտեղ գլոբալ ֆիթերի միջոցով փորձ է արվում ստանալ ԸՊԲ (սովորաբար H ԸՊԲ): Դեյտրոնային թիրախի վրա ստացված արդյունքները համեմատվել են համանման արդյունքների հետ` ստացված HERMES գիտափորձում պրոտոնային թիրախի վրա, ինչպես նաև տեսական կանխատեսումների հետ: Միջուկային թիրախներից ստացված ասիմետրիաների ամպլիտուդաները համեմատվել են տեսական տարբեր հաշվարկների հետ, որոնց մեծ մասը կանխատեսում է ասիմետրիաների ուժեղացում՝ համաձայն տարբեր սպին ունեցող միջուկների համար մշակված տարբեր ԸՊԲ-երի, որոնք հանդիսանում են ազատ նուկլոնների ԸՊԲ-երի միջուկային միջավայրի ազդեցությամբ ձևափոխված տարբերակը: Ասիմետրիաների ամպլիտուդաների արդյունքների ստացման հետ մեկտեղ կատարվել է սիստեմատիկ անճշտությունների գնահատում, որոնք պայմանավորված են գրանցող սարքերի տեխնիկական բնութագրերով, ինչպես նաև չափվող ազդանշանում ֆոնային պրոցեսների ներդրմամբ: Մասնավորպես կատարվել է ասիմետրիաների արդյունքների ուղղում պայմանավորված չեզոք մեզոնների ծնման կիսա-ինկլուզիվ պրոցեսներով, իսկ պրոտոնների տվյալների համար՝ նաև էքսկլյուզիվ պրոցեսներով: Կատարվել է չափման համապատասխան սիստեմատիկ սխալների գնահատում, իսկ հարակից ոչ կոհերենտ պրոցեսների համար բերվել են ազդանշանում նրանց չափաբաժնի գնահատականներ` հիմնված Մոնտե-Կառլո խաղարկումների վրա:Ատենախոսությունը նվիրված է լայնական բևեռացված պրոտոնային, չբևեռացված և երկայնական բևեռացված դեյտրոնային, ինչպես նաև չբևեռացված միջուկային թիրախներից խորը վիրտուալ կոմպտոնյան ցրման (ԽՎԿՑ) պրոցեսի փորձարարական ուսումնասիրությանը: Մշակվել են թիրախի սարքավորման տրամաչափման մեթոդներ: Զարգացվել են մշակման և տվյալների վերլուծման մեթոդներ լայնական բևեռացված պրոտոնային և երկայնական բևեռացված պրոտոնային կամ դեյտրոնային բարձր բևեռացման աստիճան ունեցող թիրախներ ստանալու և նրանց աշխատանքները վերահսկելու համար: ԽՎԿՑ պրոցեսի նկատմամբ մեծ հետաքրքրությունը պայմանավորված է նրանով, որ այն հանդիսանում է Ընդհանրացված Պարտոնային Բաշխումների (ԸՊԲ) վերաբերյալ տեղեկություններ պարունակող ամենապարզ էքսկլյուզիվ պրոցեսներից մեկը տեսության մեջ՝ նաև փորձարարական տեսանկյունից: Վերջին տասնամյակներին ներմուծված և լայն տարածում ստացած ԸՊԲ ֆորմալիզմը հնարավորություն է ընձեռում տալ նուկլոնի տարածական և սպինային կառուցվածքի առավել համապարփակ և ավելի հարուստ նկարագիրը:Աշխատանքը կատարվել է ըստ ԱԱԳԼ և DESY գիտական կենտրոնների միջև կնքված պայմանագրի, HERMES գիտափորձի շրջանակներում, հիմնականում մինչև 2006 թ. կուտակված տվյալների հիման վրա: Մինչ այդ, ցածր էներգիայով անդրադարձված թիրախը գրանցող լրացուցիչ սարքավորումը դեռևս չէր տեղադրված HERMES գիտափորձում, և առաջնային սպեկտրոմետրում գրանցվում էին ԽՎԿՑ պրոցեսի վերջնական մասնիկներից միայն ցրված լեպտոնն ու առաքված իրական ֆոտոնը: Չնայած այդ հանգամանքին՝ այնուամնայնիվ հնարավոր եղավ ապահովել պրոցեսի էկսկլյուզիվությունը` կիրառելով համապատասխան սահմանափակումներ eA→eγX պրոցեսի պակասող զանգվածի, վիրտուալ և իրական ֆոտոնների կազմած անկյան և մի շարք այլ կինեմատիկ պարամետրերի վրա: Աշխատանքում մշակվել է մեթոդ հիմնված փորձնական տվյալների մշակման ու Մոնտե-Կառլո խաղարկումների վրա, որը հնարավորություն է տալիս փորձնական տվյալներից առանձնացնել առաքված իրական ֆոտոնների լեպտոծնման դեպքերը, իսկ eA→eγX պրոցեսի պակասող զանգվածի սպեկտրում առանձնացնել թիրախի վրա ԽՎԿՑ պրոցեսի էկսկլյուզիվ տիրույթը, որտեղ ԽՎԿՑ ազդանշանը զգալիորեն գերակշռում է ֆոնային պրոցեսներով պայմանավորված ազդանշանները: Հարկ է նշել, որ տվյալ մեթոդով պայմանավորված՝ միջուկների վրա ԽՎԿՑ դեպքում անհնար է դառնում տարանջատել կոհերենտ պրոցեսը (երբ թիրախը փոխազդեցությունից հետո մնում է կայուն` eA→eA’γ) ոչ կոհերենտ պրոցեսից (երբ թիրախը փոխազդեցությունից հետո տրոհվում է` eA→e(A-1)γ): Բացի այդ, չափված ազդանշանում որոշակի ներդրում են ունենում նաև հարակից ոչ կոհերենտ պրոցեսները (երբ թիրախի նուկլոններից մեկը գրգռվում է ռեզոնանսային վիճակի) ինչպես նաև չեզոք մեզոնների ծնման կիսա-ինկլյուզիվ պրոցեսները:Առաջին անգամ փորձնականորեն ուսումնասիրվել են իրական ֆոտոնների լեպտոծնման պրոցեսները լայնական բևեռացված պրոտոնային թիրախի, չբևեռացված ևերկայնական բևեռացված դեյտրոնային, ինչպես նաև չբևեռացված միջուկային թիրախների վրա: Չափվել են ազիմուտալ անկյունային ասիմետրիաների ամպլիտուդաները լեպտոնային փնջի լիցքի, բևեռացման, ինչպես նաեվ թիրախի բևեռացման նկատմամբ: Պրոտոնային թիրախի վրա ստացված տվյալները օգտագործվել են տեսական աշխատանքներում, որտեղ գլոբալ ֆիթերի միջոցով փորձ է արվում ստանալ ԸՊԲ (սովորաբար H ԸՊԲ): Դեյտրոնային թիրախի վրա ստացված արդյունքները համեմատվել են համանման արդյունքների հետ` ստացված HERMES գիտափորձում պրոտոնային թիրախի վրա, ինչպես նաև տեսական կանխատեսումների հետ: Միջուկային թիրախներից ստացված ասիմետրիաների ամպլիտուդաները համեմատվել են տեսական տարբեր հաշվարկների հետ, որոնց մեծ մասը կանխատեսում է ասիմետրիաների ուժեղացում՝ համաձայն տարբեր սպին ունեցող միջուկների համար մշակված տարբեր ԸՊԲ-երի, որոնք հանդիսանում են ազատ նուկլոնների ԸՊԲ-երի միջուկային միջավայրի ազդեցությամբ ձևափոխված տարբերակը:Ասիմետրիաների ամպլիտուդաների արդյունքների ստացման հետ մեկտեղ կատարվել է սիստեմատիկ անճշտությունների գնահատում, որոնք պայմանավորված են գրանցող սարքերի տեխնիկական բնութագրերով, ինչպես նաև չափվող ազդանշանում ֆոնային պրոցեսների ներդրմամբ: Մասնավորպես կատարվել է ասիմետրիաների արդյունքների ուղղում պայմանավորված չեզոք մեզոնների ծնման կիսա-ինկլուզիվ պրոցեսներով, իսկ պրոտոնների տվյալների համար՝ նաև էքսկլյուզիվ պրոցեսներով: Կատարվել է չափման համապատասխան սիստեմատիկ սխալների գնահատում, իսկ հարակից ոչ կոհերենտ պրոցեսների համար բերվել են ազդանշանում նրանց չափաբաժնի գնահատականներ` հիմնված Մոնտե-Կառլո խաղարկումների վրա: This dissertation is devoted to the experimental study of Deeply Virtual Compton Scattering (DVCS) process on a transversely polarized hydrogen target, unpolarized and longitudinally polarized deuterium targets and unpolarized nuclear targets. The methods to calibrate the experimental apparatus of the target are developed. Analysis tools are developed to obtain and control highly polarized transverse hydrogen target or longitudinally polarized hydrogen/deuterium targets. A strong interest for the DVCS process is due to the fact that DVCS is one of the simplest exclusive processes, both from the theory side and from experimental point of view, which contains information about the Generalized Partom Distributions (GPDs). The framework of GPDs, invented and widely extended in the last decade, allows presenting a more comprehensive and rich picture of the space and spin structure of a nucleon. This work is performed in the framework of AANL (YerPhI)-HERMES collaboration based mainly on data collected at HERMES experiment until the year 2006. Before that, an additional detector for registration of recoiled target particles was not installed at HERMES experiment, and only the scattered lepton and emitted real photon among the final state particles of the DVCS process were registered in the forward spectrometer. Nevertheless, despite this fact, it was possible to provide the exclusivity of the process by means of using corresponding restrictions on missing mass, angle between the virtual and real photons and on some other kinematic parameters of the eA→eγX process. A method was developed based on the analysis of experimental data and Monte Carlo simulations, which allowed to separate the events of real photons emitted in a leptoproduction process, and separate the exclusive region of DVCS on a target in a spectrum of missing mass for the eA→eγX process, where the signal from DVCS significantly dominates over the signals related to the background processes. Note, that using this method in case of DVCS off nuclear targets, it becomes impossible to distinguish the coherent process eA→eA’γ, when the target stays intact after the interaction, from that of the the incoherent process eA→e(A-1)γ, when the target decays. In addition, the accompanying incoherent processes, when one of the nucleons of the target is excited into the resonance state as well as the neutral mesons produced in semi-inclusive processes are also contributed to the measured signal.The processes of leptopruduction of real photons off transversely polarized hydrogen, unpolarized and longitudinally polarized deuterium and unpolarized nuclear targets have been studied for the first time. Various single and dd

      Item Type: Thesis (Doctor of Sciences)
      Additional Information: Խորը – վիրտուալ կոմպտոնյան ցրման պրոցեսի ուսումնասիրումը ջրածնային, դեյտրոնային եվ ընտրված ծանր միջուկային թիրախների վրա hermes գիտափորձի շրջանակներում: Исследование процесса глубоко – виртуального комптоновского рассеяния на водороде, дейтроне и на выбранных более тяжелых ядрах в рамках эксперимента hermes.
      Uncontrolled Keywords: Մարուքյան Հրաչյա Հովհաննեսի, Марукян Грачья Оганесович
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 03 Feb 2016 15:58
      Last Modified: 05 Feb 2016 13:37
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/697

      Actions (login required)

      View Item