Experimento SND

Detector esférico neutro en Budker INP, parcialmente desmontado (2008).

Spherical Neutral Detector ( SND ) es un detector para experimentos de física de partículas , sucesor del Neutral Detector ( ND ), ^[1] creado por el equipo de físicos del Instituto Budker de Física Nuclear (BINP) , Novosibirsk , Rusia . Hay tres períodos principales en la evolución del experimento SND ;

• de 1995 a 2000 - recolección de datos en el e ⁺ e ^- anillo de almacenamiento VEPP-2M en el rango de energía 2E = 0.4-1.4 GeV,
• de 2001 a 2008: actualización de SND ^[2] y el anillo de almacenamiento VEPP-2M a VEPP-2000 ,
• desde 2009 - recolección de datos en el e ⁺ e ^- anillo de almacenamiento VEPP-2000 en el rango de energía 2E = 1.0-2.0 GeV.

Física

Experimento previo con ND ^[3] (predecesor de SND ) ha demostrado que la aniquilación e ⁺ e ^- en los estados finales con partículas neutras en el rango de energía 2E = 0.4-1.4 GeV está mediada por los procesos que necesitan ser estudiados en más detalles. En particular,

• La estructura de los quarks de los mesones escalares ligeros se puede estudiar en desintegraciones radiativas de dipolos eléctricos ;${\displaystyle \phi \to a_{0}(980)\gamma ,~~f_{0}(975)\gamma }$
• medición precisa de la dirección de e ⁺ e ^- aniquilación sección transversal en hadrones es el componente importante en la definición del muón anómalo momento dipolar magnético ; ^[4]
• es necesaria la medición precisa de las secciones transversales hadrónicas para estudiar la excitación radial de los mesones del vector de luz ρ, ω y φ;
• La medición de los procesos electrodinámicos cuánticos de orden superior (QED) es importante para la prueba de la teoría QED.

Esta física se puede estudiar con un detector dedicado con estadísticas más altas. Para este propósito, el SND se construyó con muchas mejoras en relación con ND ;

• el ángulo sólido está cubierto hasta el 96% de 4π sr,
• el calorímetro NaI (Tl) tiene forma esférica uniforme con segmentación fina en ángulos azimutales y polares y 3 capas en dirección radial,
• La cámara de deriva se utiliza como rastreador central.
• Los contadores externos de centelleo plano anti-coincidencia se mejoran mediante el sistema de coordenadas formado por conjuntos de tubos desbrozadores.

Programa experimental

El programa experimental del SND se presenta en la Ref. ^[5] y consta de los siguientes elementos.

• Desintegraciones radiativas

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \rho ,\omega ,\phi \to \pi ^{0}\gamma ,\eta \gamma }$

${\displaystyle \phi \to \eta ^{\prime }\gamma }$

${\displaystyle \phi \to a_{0}(980)\gamma ,~~f_{0}(975)\gamma ,~~\pi \pi \gamma ,~~\eta \pi \gamma }$

${\displaystyle \rho ,\omega \to \pi \pi \gamma }$

• OZI y desintegraciones suprimidas por paridad G

${\displaystyle \phi \to \omega \pi ^{0},~~\pi \pi ,~~\eta \pi \pi }$

${\displaystyle \rho \to \pi ^{+}\pi ^{-}\pi ^{0}}$

${\displaystyle \omega \to \pi ^{+}\pi ^{-}}$

• Desintegraciones electromagnéticas

${\displaystyle \rho ,\omega ,\phi \to \eta e^{+}e^{-},~~\pi ^{0}e^{+}e^{-}}$

• e ⁺ e ^- aniquilación en hadrones

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to 2\pi ,~~3\pi ,~~4\pi ,~~5\pi }$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \omega \pi ,~~\eta \pi \pi ,~~\phi \pi }$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to K^{+}K^{-},~~K_{S}^{0}K_{L}^{0},~~KK\pi }$

• Prueba de procesos QED

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to 3\gamma ,~~e^{+}e^{-}\gamma }$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to 4\gamma ,~~e^{+}e^{-}\gamma \gamma ,~~e^{+}e^{-}e^{+}e^{-}}$

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to 5\gamma ,~~3\gamma e^{+}e^{-},~~4e\gamma }$

• Búsqueda de caries raras

${\displaystyle K_{S}^{0}\to \gamma \gamma ,~~3\pi ^{0},~~2\pi ^{0}\gamma ,~~\pi ^{0}\gamma \gamma ,~~\pi ^{0}e^{+}e^{-}}$

${\displaystyle \eta \to 3\gamma ,~~e^{+}e^{-},~~4e}$

• Búsqueda de reacciones C-pares

${\displaystyle e^{+}e^{-}\to \eta ^{\prime },~~a_{0},~~f_{0},~~a_{2},~~f_{2}}$

Detector

El SND y su versión mejorada se describen en las Refs. ^[5] y ^[2] respectivamente. El diseño del detector se ilustra en la vista R-θ y el gráfico 3D de la segmentación del calorímetro NaI (Tl) . Las características únicas del SND y su sensibilidad a las partículas neutras están definidas por el calorímetro NaI (Tl) de última generación.

Resultados

Los datos recopilados en el experimento SND de 1995 a 2000 corresponden a la luminosidad integrada de 30 pb ^-1 en el rango de energía 2E = 0,4-1,4 GeV. La revisión de los resultados de este experimento se presenta en las Refs. ^[6] y. ^{[7] Los} resultados se incluyen en la revisión del PDG . ^[8] La lista completa de publicaciones de SND también cubre los resultados recientes del experimento en el rango de energía 2E = 1.0-2.0 GeV iniciado en 2009.

Referencias

1. Golubev, VB; et al. (1984). "El detector neutro en VEPP-2M". Instrumentos y métodos nucleares en la Investigación Física Sección A . 227 (3): 467–469. Código bibliográfico : 1984NIMPA.227..467G . doi : 10.1016 / 0168-9002 (84) 90202-X .
2. Abramov, GN; et al. (2001). "Actualización SND". Charla invitada en el e ⁺ e ^- Physics at Intermediate Energies Workshop, SLAC, Stanford, California, del 30 de abril al 2 de mayo . 675 . págs. 391–397. Código Bibliográfico : 2001eepi.conf..122D .
3. Dolinsky, SI; et al. (1991). "Resumen de experimentos con el detector neutro en el e ⁺ e ^- anillo de almacenamiento VEPP-2M". Informes de física . 202 (3): 99-170. Código Bibliográfico : 1991PhR ... 202 ... 99D . doi : 10.1016 / 0370-1573 (91) 90127-8 .
4. (g-2) Informe de diseño, BNL, 1995.
5. V. M. Aulchenko y col. , "Comienzo de los experimentos con el detector SND en e ⁺ e ^- Collider VEPP-2M", preimpresión BINP 95-56 (1995); Actas de la Sexta Conferencia Internacional sobre Espectroscopía de Hadrones (HADRON 95), Manchester, Inglaterra, 10-14 de julio de 1995, p. 295-297.
6. Achasov, MN; et al. (2002). "Revisión de resultados experimentales del detector SND". Conf. AIP Proc . 619 : 30–39. arXiv : hep-ex / 0109035 . doi : 10.1063 / 1.1482433 . S2CID 204924486 . 
7. Achasov, MN; et al. (2000). "Nuevos datos del detector SND en Novosibirsk". Nucl. Phys. Una . 675 (1–2): 391–397. arXiv : hep-ex / 9910057 . Código Bibliográfico : 2000NuPhA.675..391A . doi : 10.1016 / S0375-9474 (00) 00295-5 . S2CID 16033410 . 
8. La revisión de la física de partículas , K. Nakamura et al. (Grupo de datos de partículas), J. Phys. G 37 de 075021 (2010)

Ver también

• Experimento ND
• Instituto Budker de Física Nuclear
• Detector de partículas
• Física experimental
• Lista de aceleradores en física de partículas
• Anillo de almacenamiento
• Mesón
• Lista de partículas
• Aniquilación
• Сферический нейтральный детектор
• Институт ядерной физики СО РАН
• ВЭПП-2000