А. В. Гуськов, М. И. Госткин, А. С. Жемчугов, Е. В. Рогалев
Московский физико-технический институт
Объединённый институт ядерных исследований
В 2000 году в рамках исследовательской программы CERN и проблемно-тематического плана ОИЯИ (тема 1034) был начат эксперимент HARP (PS214), основной целью которого является прецизионное измерение сечений рождения пи-мезонов в реакциях взаимодействия адронов с ядрами в диапазоне энергий 2-15 ГэВ. Эксперимент проводится на вторичном пучке протонного синхротрона CERN и в настоящее время находится в стадии набора и анализа физических данных. Так как погрешность измерения сечений не должна превышать 2-5%, необходимо точное знание параметров вторичного пучка.
В связи с трудностью прямого измерения таких параметров, как состав пучка, распределение частиц по энергиям и качество фокусировки, с требуемой точностью, эту процедуру решено было заменить моделированием с последующей частичной экспериментальной проверкой полученных результатов.
Для этой цели в нашей работе был использован программный пакет GEANT 4 – объектно-ориентированная среда для моделирования ядерных процессов в физике высоких энергий. Было смоделировано взаимодействие первичного пучка протонов с импульсом 24 ГэВ/c, приходящего с ускорителя, с первичной мишенью и описан канал вторичного пучка, включающий в себя 10 фокусирующих и 3 поворотных магнита. Затем было проведено моделирование вторичного пучка методом Монте-Карло при разных энергиях со средней статистикой 500 000 событий для каждого значения энергии. Особое внимание было уделено мюонной составляющей пучка.
В итоге были получены следующие результаты:
- Определён состав вторичного пучка при энергиях 2-15 ГэВ в области вторичной мишени HARP;
- Вычислено вертикальное и горизонтальное распределение частиц в фокусе вторичного пучка при энергиях 2-15 ГэВ;
- Исследовано импульсное распределение частиц вторичного пучка в указанном диапазоне энергий;
- Оценена эффективность транспортировки частиц в канале пучка.
Полученные результаты находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными. Они докладывались на рабочей встрече группы HARP и получили одобрение.
