Resumen:
La falta de una teoría dinámica que permita describir los hechosde la física de mesones π en la región de energía intermedia, estoes entre 0.5 y 2 Bev, en particular el proceso de producción de π eninteracciones π-N , ha llevado al ensayo de algunos modelos fenomenológicosque intentan aquella descripción en términos de hechosbien conocidos de la zona de baja energía, en particular, de la espectacularresonancia en la sección eficaz de dispersión π-p a 200 Mevde energia cinética del π incidente y a la correspondiente energíadel γ incidente para cl proceso de fotoproducción. Es sabido queambos procesos pudieron ser bien explicados suponiendo que tienen lugara través de la excitación de un estado del nucleón distinto delfundamental, al cual, consideraciones sobre forma de la resonancia,distribución angular, etc, llevaron a asignar valores a los númeroscuánticos J= 3/2, T= 3/2, P= +1, o sea:γ + N → I* → π + N π + N → I* → π + N Entonces, un primer intento de descripción del proceso de producciónde piones, a energía donde ésta ya comienza a compatir con ladispersión clástica, lo constituye el modelo isobárico, desarrolladoen detalle por Lindenbaum y Sternheimer, en el cual se supone que elmismo estado resonante de interacción π-N, o si se quiere, elmismo estado isobérico del nucleón de números cuánticos 3/2, 3/2 yparidad + intervendria en una etapa intermedia del proceso en la forma:π + N → π+I* → π + π + N Consecuencia inmediata de tal modelo es la forma característicadel espcctro de energía de los piones. En particular, el extra pióntendria una marcada limitación en la posible gama de sus impulsos, debidoa la selectividad impuesta por la formación de la masa del isóbaro. El otro π tendrá un espectro que será simplemente el de decaimientode una partícula de masa mI que se moverá en el sistema centrode masa con impulso igual y opuesto al del extra pión. El modelo permitetambién predecir las probabilidades relativas para los distintosestados finales. Por otra parte, hay indicaciones cada vez más firmes, de que debeexistir una fuerte interacción entre piones y si esto es cierto, elladebe influenciar sensiblemente el proceso de producción de piones enlas colisiones Por otra parte, hay indicaciones cada vez más firmes, de que debeexistir una fuerte interacción entre piones y si esto es cierto, elladebe influenciar senSiblemente el proceso dc producción de piones enlas colisiones π + N. Se han hecho ya algunos intentos para justificarmáximo que a 900 Mev presenta la sección eficaz total de dispersiónπ + p introduciendo una resonancia en la interacción π - π. No existe sin embargo ningún modelo detallado que tenga en cuenta esainteracción y permita calcular distribuciones de impulsos o probabilidadesrelativas para estados finales, para posibilitar una comparacióncon los resultados experimentales. Se juzgó de interés por lo tanto, llevar a cabo un doble plan detrabajo; por una parte realizar un experimento completo, a una energíaconveniente, a fin de disponer de datos experimentales fehacientespara ser comparados con las predicciones del modelo de Lindenbaumy Sternheimer; por otra parte, tratar de desarrollar un modelo simpleen el que se introdujera la resonancia en la interacción π - π y quepermitiera obtener predicciones comparables con los resultados experimentales. El experimento fué realizado en colaboración con el grupo de cámarade burbujas del Instituto de Fisica "A.Righi" de la Universidadde Bolonia (Italia), donde también se llevó a cabo la comparación delos resultados del mismo con las predicciones del modelo isobárico. Se analizaron fotografias estereoscópicas de una cámara de burbujasde H2 liquido, expuesta al haz de π de 960 Mev de energía cinéticadel Cosmotrón de Brookhaven; se registraron todos los eventos deinteracción π+p, producidos en una zona favorable de la cámara. Resultaron 420 casos de producción simple de piones con dos secundariascargadas, para los cuales fué posible medir impulsos. Mediante un balancede energía e impulso pudo calcularse la masa de la partícula neutray clasificar asi los eventos en los dos casos posibles:π + p → π + π^+ n Iπ + p → π + π° + p II El modelo de Lindenbaum y Sternheimer describe bien los resultadosexperimentales concernientes a las distribuciones de impulsos y a lasprobabilidades relativas para las reacciones I y II que pueden deducirsede la estadistica reunida durante el experimento. En particular elespectro del π^+ de la reacción I es el que resulta mejor descrito porel modelo, ya que es el caso más favorable para observar el estado isobárico 3/2, 3/2 del nucleón por ser el sistema π +- n un estado puro despin isotópico T= 3/2. El análisis de la distribución angular de lospiones que decaen del isóbaro, permite estimar el spin del mismo; lasdistribuciones obtenidas resultan compatibles con el valor J= 3/2 supuestopara el isóbaro. En cuanto a la influencia de la interacción π - π en el proceso deproducción, ella fué introducida de dos maneras. En primer lugar, seconsideró la posibilidad de que el proceso tuviera dos canales en unode los cuales dominaria la resonancia (π, N) y en el otro, la (π, π)teniendo lugar asi la formación de las dos posibles etapas intermedias:π^- + N → π + IN a)π^- + N → N + Iπ b)despues de las cuales cada isóbaro decaería en sus productos finales,π + N y π + π respectivamente, sin interacción entre tales productosfinales y la partícula extra de la etapa intermedia. Los pesos para ambos canales se tomaron proporcionales a las probabilidadesde formación de los respectivos isóbaros. En esta forma se obtienen nuevamente predicciones sobre distribuciónde impulsos de los piones en sus distintos estados de carga paracada una de las reacciones I y II, así como también sobre las probabilidadesrelativas de ambas. El ajuste a los resultados experimentalesdepende de un parámetro más que en el caso del modelo de Lindenbaun y Sternheimcr, esto es, del peso relativo de los canales a) y b. Tomando esos pesos en la relación 5:1, se tiene el mejor acuerdocon la experiencia y ello implica que la resonancia en la interacción (π.π) debe alcanzar un valor de -50 mb. No es posible en cambiocon este modelo, debido a que la forma de las distribuciones es pocosensible al valor de la masa del isóbaro piónico Iπ, estimar la energíaa la cual tiene lugar esa resonancia. Una segunda forma dc introducir la interacción (π-π) en el procesode producción, es suponer que todo él se inicia con la formacióndel isóbaro piónico y que de los dos piones en que éste decae, uno deellos experimenta una interacción con el nucleón, espectador de laprimera etapa, dando lugar a la formación del isóbaro nucleónico 3/2, 3/2, que finalmente decae en π y N. El cálculo de la cinemáticadel proceso en este tipo de modelos es más complicado que en los anterioresy la forma de las distribuciones de impulsos de los piones finalesdepende sensiblemente de la elección de la masa del isóbaropiónico. El mayor acuerdo con la distribución experimental se lograpara un valor de la masa mIπ= 700 Mev, o sea que la resonancia en lainteracción (π-π) tendría lugar a ese valor de la entrgía total delsistema constituido por los dos piones y no a —575 Mev como ha sidoestimado por otros autores. En su estado actual el modelo no permite hacer predicciones sobre En probabilidad relativa de las reacciones I y II; para ello seria necesario introducir hipótesis adicionales para fijar un criterio quepermita decidir cuál de los dos piones provenientes del decaimientodel isóbaro piónico, va a experimentar interacción con el nucleón. Del análisis de los resultados experimentales acerca de la producciónsimple de piones en interacciones π + p a 960 Mev, puede concluirseen general que el proceso de producción está influenciado porlas resonencias en las secciones eficaces de interacción π - N y π - πsi bien es aún difícil establecer en forma definitiva la contribuciónreal de ambas resonancias. Nuevas experiencias a distintos valores dela energía del haz de piones incidentes podrian arrojar luz acercadel grado de validez de los distintos modelos propuestos.
Citación:
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Pérez Ferreira, Emma Victoria. (1960). La producción de piones por piones a energías de alrededor de 1 Bev. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n1068_PerezFerreira
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Pérez Ferreira, Emma Victoria. "La producción de piones por piones a energías de alrededor de 1 Bev". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 1960.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n1068_PerezFerreira
