Mesic decays of hypernuclei from K^- Capture

Summary

422 K^- and 13 ∑^--capture stars emitting mesic hyperfragments (MHF) have been studied in an attempt to understand the mechanism of hyperfragment production. 123 K^- stars emitting⁸Li fragments were also considered. Several criteria were used to separate K^- captures in C, N, O and Ag, Br. Lower limits for the proportion of MHF produced in C, N, O are 57%, 73%, 84%, and 94% for H_Λ, He_Λ, Li_Λ and MHF of Z ≥ 4. For⁸Li, this lower limit is 75%. An overall frequency of (1.05±0.05)·10^-2 MHF/K^--capture and (3.8±1.4) · 10^-2 HF/∑^--capture is obtained. The energy spectrum of the pions emitted in the capture stars indicates that a substantial fraction of the emitted bound Λ’s originates in ∑-conversion processes. Indication of bound-Λ production from multinucleon K^--capture processes was obtained, important in the case of H_Λ. The momentum spectra for different hypernuclear species are very similar and the spectra of He_Λ and Li_Λ are, in turn, comparable with the momentum spectra of He and⁸Li respectively. Hyperfragments are emitted preferentially opposite to the direction of emission of an associated pion or fast proton. The backwards-forward (B/F) ratio is for π, MHF events, 1.8±0.4. Two models for the production of hyperfragments are proposed. According to the first (« trapped-Λ ») the Λ created in the elementary process is trapped in the nuclear potential well of the parent nucleus. The HF is then emitted in the process of nuclear de-excitation. In the second model (« prompt-HF ») the HF is emitted promptly following the K^- or ∑^- interaction with a group of nucleons. It is concluded that both mechanisms may contribute. The occurrence of both processes can explain essentially all the salient features of hyperfragment emission.

Riassunto

Nel tentativo di interpretare il meccanismo di produzione degli iperframmenti, si sono studiate 422 stelle di cattura da K^- e 13 stelle di cattura da ∑^-; in entrambi i casi tali stelle danno origine a iperframmenti che si disintegrano con emissione di un mesone π^- (MHF). Si sono inoltre studiate 123 stelle da K^- emittenti frammenti di⁸Li. Diversi criteri hanno permesso una separazione delle catture di K^- in C, N, O da quelle in Ag, Br. I limìti inferiori alle frazioni di MHF prodotti in C, N, O sono 57%, 73%, 84% e 94% per H_Λ, He_Λ, Li_Λ e MHF diZ ≥b 4. Per l’⁸Li, tale limite inferiore è 75%. In totale, si ottiene una frequenza relativa di (1.05 ± 0.05) · 10^-2 MHF [cattura di K^- e di (3.8±1.4)·10^-2 HF] cattura di ∑^-. Lo spettro di energia deì pioni emessi dalle stelle di cattura suggerisce che una frazione oonsiderevole delle particelle Λ emesse in uno stato legato proviene da processi di eonversione di iperoni ∑. Si è ottenuta qualche prova della produzione di Λ legate da processi di cattura di K^- con più nucleoni, in particolare nel caso dell’H_Λ. Gli spettri di impulso per specie ipernucleari differenti sono molto simili tra loro, inoltre, gli spettri per l’He_Λ e Li_Λ sono comparabili rispettivamente con quelli dell’He e dell’⁸Li. Gli iperframmenti sono emessi di preferenza in direzione opposta a quella di emissione di un pione o protone veloce. Il rapporto indietro/avanti (B/F) per eventi (π, MHF), è 1.8 ± 0.4. Si propongono due modelli per la produzione di iperframmenti. Secondo il primo di questi (Λ catturata) la Λ creata nel processo elementare viene catturata nella buca di potenziale del nucleo d’origine. L’iperframmento è in seguito emesso nel processo di diseccitazione nucleare. Nel secondo modello (emissione immediata), l’iperframmento è emesso direttamente a seguito della cattura di un K^- o di un ∑^- da parte di un gruppo di nucleoni. Si conclude che entrambi i meccanismi possono contribuire. Il verificarsi di entrambi i processi riesce a spiegare essenzialmente tutte le osservazioni relative all’emissione di iperframmenti.