Грамолин А.В. Изучение двухфотонного обмена и анализ радиационных поправок в эксперименте по упругому рассеянию электронов и позитронов на протонах

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук: 01.04.16 - физика атомного ядра и элементарных частиц. — ФГБУ Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук. — Новосибирск, 2017. — 120 с.Научный руководитель: к.ф.-м. н., доц. Рачек И.А.Введение
Упругое электрон-протонное рассеяние
Кинематика
Дифференциальное сечение
Электромагнитные формфакторы протона
Результаты измерений формфакторов протона
Радиационные поправки в экспериментах с регистрацией рассеянного электрона
Стандартные радиационные поправки
Поляризация вакуума
Более аккуратное описание внутреннего тормозного излучения
Внешнее тормозное излучение
Ионизационные потери
Переобработка данных SLAC по упругому электронпротонному рассеянию
Радиационные поправки в экспериментах с регистрацией электрона/позитрона и протона
Кинематика процесса ℓ±𝑝 → ℓ±𝑝 𝛾
Дифференциальное сечение процесса ℓ±𝑝 → ℓ±𝑝 𝛾 в мягкофотонном приближении
Дифференциальное сечение процесса ℓ±𝑝 → ℓ±𝑝 𝛾 вне мягкофотонного и ультрарелятивистского приближений
Петлевые радиационные поправки и сокращение инфракрасных расходимостей
Радиационные поправки в экспериментах по изучению двухфотонного обмена
Генератор событий ESEPP
Измерение вклада двухфотонного обмена в сечения упругого 𝑒±𝑝 -рассеяния
Постановка эксперимента
Электрон-позитронный накопитель ВЭПП-3
Измерение положения и энергии пучка
Внутренняя газовая мишень
Система регистрации частиц
Анализ экспериментальных данных
Выделение событий упругого рассеяния
Учет радиационных поправок
Систематические погрешности измерения
Результаты эксперимента и обсуждение
Заключение
Список литературыЦелью работы является экспериментальное изучение вклада жесткого двухфотонного обмена в дифференциальные сечения упругого рассеяния электронов и позитронов на протонах, а также разработка практических методов учета радиационных поправок к этим процессам. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
Провести экспериментальное сравнение е^-р- и е⁺р -рассеяния и определить вклад жесткого двухфотонного обмена в дифференциальные сечения этих процессов.
Разработать процедуру учета радиационных поправок в экспериментах по упругому е^± р -рассеянию с регистрацией электрона или позитрона на совпадении с протоном, а также подготовить соответствующий генератор событий.
Выполнить тщательную ревизию радиационных поправок и переобработку данных экспериментов E140 и NE11, проведенных в SLAC и посвященных измерению формфакторов протона методом Розенблюта.Научная новизна
Осуществлено первое прямое наблюдение эффекта жесткого двух-фотонного обмена в упругом электрон-протонном рассеянии.
Выполнено самое точное на сегодня сравнение дифференциальных сечений упругого е^-р- и е⁺р-рассеяния в диапазоне по Q² от 0.3 до1.5ГэВ².
Впервые разработан генератор событий упругого рассеяния заряженных лептонов на протонах, в котором тормозное излучение первого порядка по а учтено без использования мягкофотонного и ультрарелятивистского приближений.