Étude de la section efficace différentielle dans la réaction π -p à 11,5 GeV/c

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Submitted on 1 Jan 1968

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Étude de la section efficace différentielle dans la réaction π -p à 11,5 GeV/c

J. Cotteron, J.C. Fayolle, M.C. Jacob, B. de Montaignac, M. Morand

To cite this version:

J. Cotteron, J.C. Fayolle, M.C. Jacob, B. de Montaignac, M. Morand. Étude de la section efficace différentielle dans la réaction π -p à 11,5 GeV/c. Journal de Physique, 1968, 29 (5-6), pp.391-394.

�10.1051/jphys:01968002905-6039100�. �jpa-00206662�

ÉTUDE

^{DE LA}

SECTION

EFFICACE

DIFFÉRENTIELLE

DANS

LA

RÉACTION _03C0-P

A

11,5 GeV/c

Par

J. COTTERON, J.

^C.

FAYOLLE,

^{M. C.}

JACOB,

^{B. DE} MONTAIGNAC et M.

MORAND,

Laboratoire de Physique Générale, Faculté des Sciences de l’Université de Paris.

(Reçu

^le 14 ddcembye

1967.)

Résumé. - Nous avons étudié le

comportement

^{de la} section efficace différentielle

d03C3/dt

^en

fonction du moment de transfert t, dans ^la réaction 03C0- p ~ p + MM-, ^{où MM}

désigne

^la

masse manquante ^du

proton

^{de recul,} pour ^une

énergie

incidente de 11,5

GeV/c

^{et un moment}

de transfert 0,18

| t |

^0,37

(GeV/c)2.

Les résultats

expérimentaux peuvent

^être

représentés

par ^une

exponentielle : d03C3/dt

⁼

K exp (2014 |a|t).

Nous avons trouvé a ⁼ 7,2 ± 0,6 pour 1,5 ^MM 2,3 GeV. Nous avons observé une

légère

décroissance de ^« a » en fonction de « MM » :

a ⁼

(13,7 ± 1,5)

²⁰¹⁴

(2,8 ± 0,8)

^MM par bandes de ^masse de 200 MeV

a ⁼

(13,5 ± 2,4)

²⁰¹⁴

(2,6

±

1,2)

^MM par bandes de ^masse de 100 MeV.

De

plus,

nous avons observé une nette décroissance de ^{« a »} en fonction du nombre de

particules chargées émergentes.

Cette décroissance est surtout confirmée

quand

^MM > 1,9 ^GeV.

Abstract. ²⁰¹⁴ We have studied the

dependence

of the differential cross-section for inelastic processes

d03C3/dt

^{on the momentum} transfer t, in the reaction 03C0- p ~ p + MM-, ^{where MM} stands for all masses, at incident momentum of 11.5

GeV/c

and momentum transfer 0.18

| t |

^0.37

(GeV/c)2.

Data are fitted with an

exponential d03C3/dt

^{= K} exp

(2014|a| t).

^{We found a = 7.2 ±0.6}

for all masses in the band 1.5 MM 2.3 GeV. There is ^a slow decrease of ^{« a »} with ^« MM » : a

= (13.7 ± 1.5)

²⁰¹⁴

(2.8

±

0.8)

^{MM for 200 MeV wide mass bands}

a

= (13.5 ± 2.4)

²⁰¹⁴

(2.6

±

1.2)

^{MM for 100 MeV wide mass bands.}

The

computation

of the number of

decay particles

^{shows a} small decrease of « a », which is better seen when MM > 1.9 GeV.

Cette etude ^a _pour

objet

^le comportement ^{de la} section efficace differentielle

da/dt

dans la reaction :

oii t

d6signe

^le

quadrimoment

de transfert :

L’6nergie

incidente des 7t- est de

11,5 GeV/c,

^et

MM-

designe

^{la masse}

manquante

^du proton ^de

recul,

c’est-a-dire la masse effective de toutes les _par- ticules

produites

^{dans la}

reaction, qu’elles proviennent

ou non d’une resonance.

L’expérience

^a ete r6alis6e au C.E.R.N. en oc-

tobre 1966 a 1’aide du

spectrometre

^{de masse man-}

quante

[1].

Le moment

p3

^du

proton

^{de recul est}

compris

entre 450

MeV/c

^{et 700}

MeV/c;

^{il est mesure} par

une m6thode de

temps

de vol. Les limites de

P3

^sont donnees _par la mesure du parcours a 1’aide de

compteurs

^a scintillations et d’un

systeme

coincidence- anticoincidence. Les masses ainsi

produites

^sont

comprises

^{entre 1 500 et 2 200 MeV}

(m6thode

^du

pic

^du

jacobien) [2].

Les mesures sont

enregistrees

^{sur bandes}

magn6- tiques

^{au cours de}

1’exp6rience. L’analyse

des resultats

a ete effectuee a 1’aide de la calculatrice CDC 3600 de la Faculte des Sciences de l’Universit6 de Paris.

I. Test

dlastique.

^- Au d6but de

1’exp6rience,

un test sur la reaction

élastique

^7t- p - pn-

permet

de determiner les constantes n6cessaires a la mesure

du temps de vol ainsi _que les limites du moment du proton de recul donnees _par les compteurs ^{a scintil-} lations.

Les constantes relatives a la mesure du

temps

^{de vol}

sont

ajust6es

^de

façon

que la distribution ^N

= f (MM2)

soit centr6e ^sur le carre de la masse du 7t-, ^soit environ

0,02 (GeV/c)2.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01968002905-6039100

392

L’intervalle de parcours du proton ^{de recul est}

d6coup6

^{en 4 «} ranges » par des compteurs ^{a scintil-} lations. Les limites en

impulsion

^{de ces «} ranges »

sont donnees _par les limites des distributions N

= f(03)

ou

63

^est

1’angle

^du

proton

de recul dans le

systeme

du laboratoire. Cet

angle

^est mesure par ^un

systeme

de chambres a 6tincelles

soniques. (Cette

^{mesure est}

independante

^{des mesures de} temps ^de

vol.)

^Nous

avons trouve _pour limites des 4 _{ranges :}

II. Rdaction 7t- p -

p + MM-,

^{1 500 MM}

2 300 MeV. - Les resultats

expérimentaux peuvent

6tre

repr6sent6s

par ^une

exponentielle

de la forme :

oii t est le

quadrimoment

de transfert :

2 et p3 ^sont les

quadrimoments

^du

proton

^{avant et}

apres

^la

reaction, T3

^est

1’energie cin6tique

^du

proton

de recul.

FIG. 1. ^- Nombre d’evenements en fonction

de I t 1.

^La

ligne

^droite

represente

^{le meilleur}

ajustement

^{de 1’ex-}

ponentielle

^{de la forme e-a I t I avec :}

pour les masses

comprises

^{entre 1 500 et 2 300 MeV.}

L’analyse

de 60 000 6v6nements donne pour le coefficient « a »

( fig. 1) :

Si nous

corrigeons

^la distribution

experimentale

N

= f (t 1)

par le facteur

e-11 It 1,

^{nous devons trou-}

ver une distribution

rectangulaire.

^En

fait,

les limites inferieures et

superieures

^{de cette} distribution

corrig6e

ne seront pas des droites verticales a cause de l’incer- titude sur

P3

^{due a} l’incertitude sur le

temps

^{de vol}

(OT N 0,8 ns).

^D’autre

part,

l’incertitude sur

P3

aug- mente avec

P3 :

si bien que la limite

sup6rieure

de la distribution sera

moins inclin6e que la limite inferieure. Nous observons bien une telle distribution

( fig. 2).

FIG. 2. ^- Distribution

de t corrigee

par ^le facteur e-a I

avec a ⁼ 7. Les valeurs

de I t I

a mi-hauteur corres-

pondent

^{aux limites des}

«ranges )), 184

^{et 366}

(MeVjc)2.

Les pentes

dependent

^{de 1’erreur} sur P.

qui

augmente

avec p3.

Les limites de ^cette distribution

correspondent

^aux

limites du domaine de

P3,

^{soient :} limite inferieure :

limite

sup6rieure :

III.

Ptude

du coefficient « a » en fonction de MM.

- Nous avons 6tudi6 la variation de « a » en fonction de la masse

manquante

^en divisant le domaine de

masse en bandes de 200 MeV de

largeur ( fig. 3).

La meme etude a 6t6 effectuee avec un

d6coupage

en bandes de 100 MeV de

largeur.

Nous observons une décroissance lineaire de « a » en

fonction de MM

( fig. 5) :

(pour

des bandes de 100

MeV).

FIG. 3. ^- Nombre d’6v6nements en fonction de

t pour

diff6rents intervalles de masse

manquante

^{de 200 MeV}

de

large.

Les droites

representent

^les

ajustements

^de

la forme e-alt 1.

Or,

^{dans les}

experiences

^{a haute}

energie

^{et sur les}

rayons

cosmiques,

la section efficace differentielle

peut

^6tre

representee

par ^une

expression

de la forme : ou

P 1..

^{est le moment} transverse,

pl

⁼

P3

^sin

03.

On

peut

^{trouver une relation entre} les coefficients a et b

[3] :

p2

^et

p*3

^{sont les}

impulsions

^du proton ^{dans le}

systeme

du centre de masse

respectivement

^{avant et}

apres

^la

reaction.

Si nous supposons

que b

^est

indépendant

^{de MM entre}

1 500 ^et 2 300

MeV,

^{nous trouvons :}

ce

qui correspond

^{a :}

FIG. 5. ^- Coefficient « a )) en fonction de la masse man-

quante pour ^les bandes de masses de 200 MeV

puis

de 100 MeV de

large.

La droite continue

repr6sente

^le

meilleur

ajustement.

La droite en

pointfll6 repre-

sente la variation a ⁼

b(P*3/P*2)

^{avec b = constante}

= 10

(GeV/c)-2,

valeur d6ternlin6e par ^{le test}

elastique.

FIG. 4. ^- Nombre d’événements en fonction

de I t res-

pectivement

pour 1

particule 6mergente,

³

particules

6mergentes,

^{5 et}

plus

^{de 5}

particules 6mergentes.

394

Comme p*2

est constant dans la

reaction,

^{« a » doit}

d6croitre

proportionnellement

^a

p;.

Le calcul effectue avec b ⁼

10,2

^{donne :}

ce

qui

^est

compatible

^avec les resultats

expérimentaux (fig. 5).

IV.

Ptude

du coefficient « a » en fonction du nombre de

particules dmergentes.

^{- Nous avons} enfin 6tudi6 les variations du coefficient « a » en fonction du nombre de

particules charg6es 6mergentes.

^Nous

avons

distingue

les trois cas suivants :

7r- + p p + 1 particule charg6e 7r- + p p + 3 particules charg6es Tc- + p p + 5

et > 5

particules charg6es (les particules charg6es

^sont

compt6es

par ^une matrice de 72

scintillateurs).

La

figure

^{6 montre} la variation de « a » en fonction du nombre de

particules charg6es 6mergentes, quelle

FIG. 6. ^- Coefficient ^« a » en fonction du nombre de

particules 6mergentes, quelle

que ^{soit la masse man-}

quante.

que soit la masse effective de ces

particules.

^Nous

observons une nette decroissance de « a »

quand

^le

nombre de

particules 6mergentes

augmente.

FIG. 7. ^- Coefficient « a » en fonction du nombre de

particules 6mergentes

pour ^{deux zones} de masse man-

quante

^{MM 1 900} MeV et MM > 1 900 MeV.

La meme etude ^a ete faite

s6par6ment

pour deux zones de ^{masse :} MM 1 900 MeV ^et

MM >

1 900 MeV

( fig. 7).

La décroissance de « a » est confirm6e surtout

quand MM >

1 900 MeV.

Ces resultats ^montrent _que le nombre de

particules 6mergentes

^{est une} fonction croissante de la masse

manquante.

Remerciements. ^- Nous

exprimons

^notre

gratitude

au Docteur

Maglic

^{et a ses} collaborateurs _pour nous

avoir

propose

^{ce travail a} la suite de leur

experience,

^et

nous avoir

procure

les moyens de r6aliser ^cette etude.

BIBLIOGRAPHIE

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