Экспериментальное изучение процесса рождения пар нейтрон-антинейтрон в е+е- столкновениях в пороговой области

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-22-00011

НазваниеЭкспериментальное изучение процесса рождения пар нейтрон-антинейтрон в е+е- столкновениях в пороговой области

Руководитель Середняков Сергей Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-101 - Физика элементарных частиц

Ключевые слова нейтрон, коллайдер, детектор, формфактор

Код ГРНТИ29.05.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В данном проекте предлагается провести изучение процесса электрон-позитронной аннигиляции в пару нейтрон-антинейтрон в эксперименте СНД на коллайдере ВЭПП-2000, работающем в настоящее время в ИЯФ СО РАН (Новосибирск). Коллайдер ВЭПП-2000 является единственной в мире машиной, где возможно прямое измерение сечения процесса e+e- -> n+anti-n при энергии от 2Mn до 2 ГэВ. Существующие измерения этого процесса немногочисленны и имеют вблизи порога разброс результатов до 100%. Новые более точные данные уже давно востребованы и будут тестом многих моделей нуклонных формфакторов В настоящее время в эксперименте СНД накоплены экспериментальные данные с интегральной светимостью около 250 обратных пикобарн, что соответствует рождению около 100 тыс. событий n+anti-n. Измерения сделаны в более чем 20 точках по энергии в доступном диапазоне. Непосредственно вблизи порога измерения сделаны с мелким шагом ~ 1 МэВ, что соответствует энергетическому разбросу в коллайдере. Главной целью предлагаемого проекта является измерение сечения процесса е+е->n+anti-n с систематической погрешностью не хуже 10%. Для реализации этой задачи разрабатывается новый метод регистрации n+anti-n событий с использованием измерения времени прихода сигнала в каждом из 1640 кристаллов калориметра с высоким разрешением, около 1 нс. По измеренному сечению и угловому распределению пары n+anti-n будет получен эффективный времениподобный формфактор нейтрона, который является множителем в полном сечении, и отношение электрического |GE| и магнитного |GM| формфакторов нейтрона. Формфакторы являются физическими величинами, по которым проводится сравнение теории с экспериментом. Новые данные будут самыми точными в пороговой области. На их основе может строится актуальная на сегодняшний день модель нуклон-антинуклонного взаимодействия в пределе низкой энергии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Мельникова Н.А., Ачасов М.Н., Ботов А.А.. Дружинин В.П., Кардапольцев Л.В., Король А.А., Коврижин Д.Р., Середняков С.И., Сурин И.К. Electromagnetic calorimeter time measurement applications in SND Journal Nuclear Insruments Methods , Elsevier, Netherland, Nuclear Incruments and Methods in Physics Research, A 1056 (2023) 168664 (год публикации - 2023)
10.1016/j.nima.2023.168664

2. Ачасов М.Н., Барняков А.Ю., Бедарев Е.В., Белобородов К.И., Бердюгин А.В., Беркаев Д.Е., Богданчиков А.Г., Ботов А.А..и другие Измерение времениподобного электромагнитного формфактора нейтрона на детекторк СНД Pleiadis Publishing, журнал "Ядерная физика", (2023) N6, том 86, стр. 1-7 (год публикации - 2023)
10.1134/S1063778823060054

3. Ачасов М.Н., Барняков А.Ю., Бедарев Е.В., Белобородов К.И., Бердюгин А.В., Богданчиков А.Г., Ботов А.А., Димова Т.В., Дружинин В.П. и другие, всего 36 авторов Сечение процесса e+e->n+anti-n вблизи порога Pleiades, Ядерная физика, N 05, том 87, стр.38-51 (год публикации - 2024)

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
1. Впервые измерено сечение процесса e+e-->n+anti-n при пороговой энергии процесса Eb=939.59 МэВ (Eb=~Mn, где Mn - масса нейтрона). Из-за энергетического разброса в пучке (0.75 МэВ) фактическая средняя энергия в этой точке на 0.35 МэВ выше порога с шириной интервала измерений от порога до ~0.6 МэВ. Измеренное сечение процесса e+e-->n+anti-n в этой точке составляет 0.35+-0.21 нанобарн, вычисленный из полученного сечения эффективный времениподобный формфактор - 0.56+-0.17. 2. В интервале энергии от порога процесса e+e-->n+anti-n при энергии пучка Eb=939.6 МэВ до энергии Eb=954 МэВ измерено сечение процесса e+e-->n+anti-n в 13 точках по энергии. Измеренное сечение изменяется в пределах 0.4-0.6 нанобарн и согласуется с ранними измерениями СНД при более высокой энергии начиная с Eb=945 МэВ с точностью 10-20%. Явной резонансной структуры в сечении процесса e+e-->n+anti-n на нынешнем уровне точности не наблюдается. Величина измеренного сечения примерно в 2 раза ниже сечения процесса e+e-->p+anti-p (протон-антипротон).

Публикации