王 琦 張東海

（1.臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西臨汾 041004;2.山西師范大學(xué)現(xiàn)代物理研究所,山西臨汾 041004）

10.7 A GeV197Au-Em作用電荷為3≤Z≤9的射彈碎片研究

王 琦1張東海2

（1.臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西臨汾 041004;2.山西師范大學(xué)現(xiàn)代物理研究所,山西臨汾 041004）

對10.7 A GeV197A u-Em作用電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的整體特征進行了研究.實驗結(jié)果顯示其約化自由程與距掃描起點距離D無關(guān),電荷為3≤Z≤9的射彈碎片平均自由程不存在反?，F(xiàn)象.這一結(jié)論可以通過I.O tterlund等人提出的檢驗方法和F-檢驗得到進一步證實.

相對論重粒子碰撞;射彈碎片;平均自由程

原子核乳膠在輻射探測帶電研究中有其獨特的優(yōu)勢,它不但能夠探測到單個粒子的存在,而且能夠鑒定粒子的特性,如確定它的電荷、質(zhì)量、能量和動量等.它的空間分辨率高達0.1～0.5μm,對于壽命為10-12～10-16秒的粒子,衰變前的飛行距離在0.1～102μm之間,是目前唯一有效的探測器[1].文章對10.7 A GeV197Au-Em作用電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的整體特征進行了研究.

1 實驗原理及測量方法

帶電粒子進入乳膠后,和乳膠的主要成分AgB r晶粒發(fā)生作用,不斷地損失能量,并使AgB r分解成溴原子和銀原子.在一定條件下,某些銀原子會陸續(xù)匯集在一起形成銀原子的集團.而十個左右銀原子組成的集團就能形成可以顯影的核心,即潛影.經(jīng)過化學(xué)顯影處理后,就可以把帶電粒子的徑跡顯示出來,即為各種帶電粒子在核乳膠中的徑跡.

原子核乳膠中帶電粒子電荷的測量,我們主要采用δ電子密度法.當(dāng)帶電粒子通過介質(zhì)時,與介質(zhì)中的原子間有庫侖相互作用,與原子中的電子發(fā)生碰撞,當(dāng)能量轉(zhuǎn)移大于帶電粒子給予乳膠顆粒的平均能量時,被撞出的電子獲得顯著的速度,能夠再使幾個顆粒顯影,因而形成從主徑跡上叉出的短徑跡,因為其在乳膠中的形狀很像“δ”,故形象地稱這個電子為“δ電子”.當(dāng)一個帶電為Z（一般Z＞2）,速度為V的粒子通過某一介質(zhì)時,單位長度上的δ電子數(shù)nδ為:nδ∝Z2由于庫侖作用較大,產(chǎn)生δ電子的幾率就比較大,因此在核乳膠中除了留下這些粒子的主徑跡外,在主徑跡上還有許多小分叉,這些小分叉就是δ電子的徑跡.在實驗中對于電荷3≤Z≤20的射彈碎片,我們用δ電子密度進行判定,參考徑跡為Z=3的粒子徑跡.

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的整體特征

在美國布魯克海文國家實驗室AGS重離子加速器上照射10.7 A GeV197Au乳膠疊,使其發(fā)生反應(yīng),利用δ電子密度法在3 360個作用事例中共發(fā)現(xiàn)2 010個電荷為3≤Z≤9的射彈碎片,其中有423個發(fā)生次級反應(yīng).掃描電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的徑跡總長度為6 327.2 cm,所有的射彈碎片都經(jīng)過仔細檢查.表1給出了電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的事例結(jié)構(gòu)的整體特征.

2.2 電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的約化自由程

由于電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的事例較少,所以利用平均自由程和電荷的關(guān)系:λ=Λ·Z-b（Λ,b為常數(shù)）來進行自由程的計算和統(tǒng)計.圖1給出了10.7 A GeV197Au-Em作用電荷為3≤Z≤9的射彈碎片平均自由程隨電荷的變化關(guān)系.利用最小χ2擬合實驗結(jié)果,得到χ2擬合值Λ=P1=26.49±1.69,b=-P2=0.41±0.06.擬合得到的Λ,b值和理論值相吻合.圖2給出了電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的約化自由程與D的依賴關(guān)系.由圖2可見,在距作用點的最初幾個厘米內(nèi),沒有反常現(xiàn)象出現(xiàn).

表1 10.7 A GeV 197 Au-Em電荷為3≤Z≤9的射彈碎片整體特征Table 1 The overall characteristics of with 3≤Z≤9 p rojectile fragments in 10.7 A GeV 197 Au-Em

圖1 10.7 A GeV 197 Au-Em電荷3≤Z≤9的射碎片平均自由程隨射彈電荷的變化關(guān)系Fig.1 Variation of mean free path of the p rojectile fragments with charges 3≤Z≤9 in 10.7A GeV197 Au-Em

圖2 電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的約化平均自由程與射程D的變化關(guān)系Fig.2 Variation of mean free pathsof 3≤Z≤9 p rojectile fragments with the distance from the p roduction point

為了進一步檢查射彈碎片的約化平均自由程與在距作用點距離L的關(guān)系,根據(jù)I.Otterlund建議比較L≤λα及L＞λα兩區(qū)域的射彈碎片平均自由程,其中λα是反常子可能的平均自由程（約2.5 cm）,圖3畫出了λ1（L≤3 cm）與λ2（L＞3 cm）之間的關(guān)聯(lián),其中用λ=S/n計算.若沒有反常子的存在,分布將落在對角線下三角區(qū)域.從圖3中可以看出,數(shù)據(jù)點基本都落在λ1=λ2線上,這就表明電荷為3≤Z≤9的射彈碎片平均自由程與距掃描起點距離L無明顯的依賴關(guān)系.

圖3 電荷為3≤Z≤9的射彈碎片L≤3與L＞3兩區(qū)域的平均自由程的比較Fig.3 Mean free paths in L≤3 versus in L＜3 at 3≤Z≤9

2.3 F-檢驗

為了進一步檢驗射彈碎片的約化自由程與在距作用點距離L的關(guān)系,我們引入F-檢驗:

表2 電荷為3≤Z≤9的射彈平均自由程及 F-檢驗值Table 2 F-testify the reduced mean free path of the p rojectile fragments with charges 3≤Z≤9

3 結(jié)論

對10.7 A GeV197Au-Em作用電荷為3≤Z≤9的射彈碎片的整體特征進行了研究,由于電荷的不同,我們引入了約化平均自由程,給出了約化平均自由程Λ和D的依賴關(guān)系.實驗結(jié)果顯示其約化自由程與距掃描起點距離D無關(guān),沒有發(fā)現(xiàn)反?，F(xiàn)象.

[1] 張東海.相對論性重離子誘發(fā)乳膠核反應(yīng)研究[D].北京:中國原子能科學(xué)研究院,1999:11-12

[2] Friedlander EM,Gimpel RW,Heckman H H,et al.Anomalous reactionmean free pathsof nuclear p rojectile fragments from heavy ion collisions at 2A GeV[J].Physical Reviewc,1983,27（4）:1 497-1 518

In teractions Mean Free Paths of Projectile Fragmen ts with Charges 3≤Z≤9 from197Au-Emulsion Collisionsat 10.7 A GeV

Wang Qi1Zhang Donghai2

（1.Linfen Occupational Technology College,Linfen 041004;2.Institute of Modern Physics,Shanxi Normal University,Linfen 041004,China）

The interactions mean free paths of p rojectile f ragments from197Au-Emulsion collisions at 10.7 A GeV are investigated.It is found that the interactionmean free path of p rojectile fragments is not dependent on the distance from their p roduction point w ithin experimental errors.No anomalous phenomena exists in mean free pathsof p rojectile fragments.For the p rojectile fragmentswith charges 3≤Z≤9,the reduced mean free paths is independentof segmentsafter the point of emission,which can be further testified by themethod p roposed by I.Otterlunnd and themethod ofF-testify.No anomalous phenomenon exists in the reduced mean free path of the p rojectile fragments with charges 3≤Z≤0.

relativistic heavy-ion collisions;p rojectile fragments;mean free path

【責(zé)任編輯:王映苗】

1672-2027（2010）01-0082-03

O 572

A

2010-01-24

國家自然科學(xué)基金資助項目（10475054）;教育部科學(xué)研究重點基金資助項目（205026）.

王 琦（1980-）,女,山西洪洞人,碩士,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院助講,主要從事高能物理方面的研究.