Characteristics of nuclear interactions around 20 TeV

Summary

Features of high-energy nuclear interactions around 20 TeV are studied by means of a balloon-borne emulsion chamber with jet producer. Experimental results are compared with the Monte Carlo simulation by assuming the inclusive distributions of the parent π⁰(η) mesons and the observation condition of secondary γ-rays detected with the chamber. The quantities concerning the mean multiplicity, the angular distribution, the transverse-momentum spectrum and the fractional-energy spectrum of the produced particles were derived through the Monte Carlo simulation. The results were compared with those of accelerator experiments. They show that the mean transverse momentum of π⁰-mesons grows slowly with incident energy. They also indicate the appreciable increase of multiplicity and the scaling breakdown faster than logS in the central region, resulting in the gradual steepening of the fractional-energy spectrum in the same region. The distribution of the invariant mass of two γ-rays,M _γγ, indicates the appreciable production of ν-mesons compared with the simulation. It is also consistent with the angular correlation between charged particles and γ-rays.

Riassunto

Si studiano le caratteristiche delle interazioni nucleari ad alta energia attorno 20 TeV per mezzo di una camera ad emulsione trasportata su un pallone con produttore di jet. I risultati sperimentali sono confrontati con simulazioni fatte col metodo di Montecarlo prendendo le distribuzioni inclusive dei mesoni genitori π⁰(η) e la condizione di osservazione di raggi γ secondari registrati con la camera. Le quantità riguardanti la molteplicità media, la distribuzione angolare, lo spettro dell’impulso trasversale e lo spettro di energia frazionale delle particelle prodotte sono stati derivati tramite simulazione col metodo di Montecarlo. I risultati sono stati confrontati con quelli di esperimenti fatti con l’acceleratore. Essi mostrano che l’impulso trasversale medio dei mesoni π⁰ cresce lentamente con l’energia incidente. Inoltre indicano il sensibile aumento della molteplicità e la caduta della variazione di scala più rapida di logS nella regione centrale, che dà come risultato il graduale aumento della pendenza dello spettro di energia frazionale nella stessa regione. La distribuzione della massa invariante di due raggi γ,M _γγ, indica il sensibile aumento nella produzione di mesoni ν rispetto alla simulazione. È anche consistente con la correlazione angolare tra particelle cariche e raggi ν.

Резюме

Исследуются особенности ядерных взаимодействий при энергиях 20 ТэВ с помощью эмульсионной камеры на борту воздушного шара. Экспериментальные результаты сравниваются с моделированием по методу Монте-Карло, предполагая инклюзивные распределения исходных π⁰(η)-и условия наблюдения вторичных гамма-лучей, детектируемых с помощью камеры. Из моделирования по методу Монте-Карло выводятся величины, определяющие среднюю множественность, угловое распределение, спектр поперечных импульсов и относительный энергетический спектр образованных частиц. Полученные результаты сравниваются с результатами, полученными из экспериментов на ускорителе. Полученные результаты показывают, что средний поперечный импульс π⁰-медленно растет с энергией падающих частиц. Результаты также показывают заметное увеличение множественности и нарушение скейлинга быстрее, чем logS в центральной области, что приводит к постепенному увеличению крутизны относительного энергетического спектра в той же области. Распределение инвариантных масс для двух гамма-лучей,M _γγ, указывает на заметное образование ν-мезонов, по сравнению с моделированием. Полученное распределение также согласуется с угловой корреляцией между заряженными частицами и гамма-лучами.