V. Bakken

Exchange mechanisms and energy dependence of isospin amplitudes for the reaction pN → NNπ in the energy range 5–1480 GeV☆

Data on the reactions pp → ppπ0, pp → pnπ+ and new data on pn → ppπ− at 19 GeV/c are used to study the reaction N1N2 → N3(N4π) in terms of the three isospin amplitudes MIIx, where Ix and I are the isospins of the exchanged particle and the N4π combination respectively. The result is that the amplitude with isospin zero exchange is dominating at 19 GeV/c. Analysis of available data from 5 to 1480 GeV yields that the isoscalar amplitude M120 is interpreted to be dominated by pomeron exchange and the isovector amplitude M321 by π exchange. The isovector amplitude M121 seems to be a mixture of A2(ϱ) and π exchanges. The only interference term which is definitely non-zero, is the one between M120 and M121 which is large in magnitude and negative.

Evidence for dominance of Pomeron like exchange in pp → NNπ at 19 GeV/c

Abstract The reactions pp → NNπ are studied at 19 GeV/c and analysed in terms of the amplitudes with the low mass Nπ system in isospin states 1 2 and 3 2 respectively. The I − 1 2 cross section is compared with the corresponding one in πp→ππN at 8 GeV/c.

Nucleon fragmentation in pn and pp interactions compared with quark counting rules

SummaryNew data on longitudinal invariant structure functionsE dσ/dx for several low-pT fragmentation processes in pn interactions at 19 GeV/c are presented, based on a bubble chamber study of pd collisions. We investigate the single-particle processes n → π±, p → π±, n → p, n/p → ρ0, p → pinel and p → Δ++(1232) as well as the dipion processes n → π−π−, n → π+π+, n → π+π− and p → π−π−. We have also considered our data on pp collisions at 19 GeV/c regarding p → π−, p → KS0 and p → Λ. The structure functions of these processes are, in the fragmentation region, adequately fitted byE dσ/dx∝(1−|x|)n. Similar fits are made to published data on hadron-neutron interactions and ISR data on pp → n+X. The results are compared with earlier data on proton fragmentation. The values ofn show no energy dependence. They are in qualitative agreement with the recently formulated quark counting rules, but some quantitative disagreements are observed.RiassuntoSi presentano nuovi dati sulle funzioni di struttura invarianti longitudinaliE dσ/dx per vari processi di frammentazione a basso impulso trasversale nelle interazioni pn a 19 GeV/c, dati che si basano su studi delle collisioni pd mediante camera a bolle. Si studiano i processi a singola particella n → π±, p → π±, n → p, n/p → ρ0, p → pinel e p → Δ++(1232), cosi come i processi dipionici n → π−π−, n → π+π+, n → π+π− e p → π−π−. Si sono anche presi in considerazione i nostri dati sulle collisioni pp a 19 GeV/c riguardanti p → π−, p → KS0 e p → Λ. Le funzioni di struttura di questi processi sono adeguatamente approssimate nella regione di frammentazione daEdσ/dx∝(1−|x|)n. Approssimazioni simili sono fatte nei confronti di dati pubblicati sulle interazioni adrone-neutrone e dati ISR su pp → n+X. I risultati sono confrontati con dati precedenti sulla frammentazione del protone. I valori din non mostrano alcuna dipendenza dall’energia. Sono in accordo qualitativo con le regole di conteggio dei quark formulate di recente, però si è osservato qualche disaccordo quantitativo.РеэюмеНа основе иэучения рd соударений в пуэырьковой камере предла-гаются новые данные, относяшиеся к продольным инвариантным структурным функциямE dσ/dx, для процессов фрагментации с малымиpt в pn вэаимодействиях при 19 ГзВ/с. Мы исследуем одно-частичные процессыn → π±, p → π±, n → p, n/p → ρ0, p → pinel и p → Δ++(1232), а также двух-пионные процессы n → π−π−, n → π+π+, n → π+π− и p → π−π−. Мы также рассматриваем нащи данные по рр соударениям при 19 ГзВ/с относительно p → π−, p → KS0 и p → Λ. Структурные функции зтих процессов в области фрагментации адекватно аппроксимируются выражениемE dσ/dx∝(1−|x|)n. Ука-эанная подгонка осушествляется для опубликованных данных по адрон-нейтронным вэаимодействиям и для ISR-данных по pp → n+X. Полученные реэультаты сравни-ваются с предыдушими данными по протонной фрагментации. Данные для п не обнаруживают эависимости от знергии. Эти данные качественно согласуются с недавно сформулированными кварковыми правилами вычисления, но наблюдается некоторое количественное несоответствие.

Some features of one, two and three pion production in pd collisions at 19 GeV/c

Abstract We present cross sections for coherent and non-coherent production of one, two and three pions in pd reactions at 19 GeV/ c . The mass distributions of the two pion non-coherent channels are studied. Strong single Δ(1236) and also some double Δ production is observed. Clear evidence for ϱ production is seen.

Charged-particle multiplicity distributions and rescattering effects in pd interactions at 19 GeV/c

SummaryInelastic topological pd cross-sections at 19 GeV/c have been determined from an exposure of the CERN 2 m bubble chamber. The total cross-section for three or more prongs was measured to be (42.4±0.3) mb. The pn charge multiplicity distribution was determined from the data by taking into account rescattering, which was found to constitute (18.5±1.5)% of the above cross-section. The average pn charge multiplicity 〈nc〉 and the average over the dispersion, 〈nc〉/D were found to be 3.53±0.12 and 1.88±0.06, respectively. This latter value indicates by comparison with results at high energies that the pn multiplicity distribution fulfills KNO scaling earlier than the corresponding pp distribution. It is found that available pn data in the energy range (12÷300) GeV fit the modified KNO scaling function of Buraset al. if a value of α of 0.39 is used.RiassuntoSi sono determinate sezioni durto topologiche inelastiche per le interazioni pd a 19 GeV/c da unesposizione nella camera a bolle di 2 m del CERN. Si è misurata una sezione durto per 3 o più prong pari a (42.4±0.3) mb. Si è determinata la distribuzione di molteplicità di carica di pn dai dati prendendo in considerazione il rescattering, che costituisce il (18.5±1.5)% della sezione durto sopranominata. La molteplicità di carica media 〈nc〉 e la media sulla dispersione 〈nc〉/D sono state valutate 3.53±0.12 e 1.88±0.06, rispettivamente. Questultimo valore indica per mezzo del confronto a energie più alte che la distribuzione di molteplicità di pn soddisfa la variazione di scala di KNO prima della corrispondente distribuzione di pp. Si è trovato che i dati disponibili di pn nellintervallo di energia (12÷300) GeV si adattano alla funzione di variazione di scala di KNO modificata di Buraset al., se si usa un valore di α uguale a 0.39.РезюмеОпределяются неупругие топологические pd поперечные сечения при 19 ГэВ/с на 2м пузырьковой камере в ЦЕРНе. Измерено, что полное поперечное сечение для событий с тремя или более лучами составляет (42.4±0.3) мб. Из полученных данных определяется распределение множественности зараженных частиц, учитывая перерассеяние, которое составляет (18.5±1.5)% поперечного сечения. Определено, что средняя множественность заряженных частиц, 〈nc〉, и средняя дисперсия, 〈nc〉/D, составляют соответственно 3.53±0.12 и 1.88±0.06. Последняя величина указывает, что распределение рн множественности подчиняется КИО скейлингу реньше, чем соответствующее pp распределение. Получено, что имеющиеся pn данные в области энергий (12÷300) ГэВ соответствуют модифицированной функции КНО скейлинга, предложенной Бурашом и др., если используется величина α, равная 0.39.

Inclusive production of Δ++(1232) in pn interactions at 19 GeV/c

SummaryWe present a study of Δ++ production in pn interactions at 19 GeV/c, where the Δ++ is emitted in the protonlike (ΔF++) and neutronlike (ΔB++) c.m. hemispheres. The cross-section σ(pn→ΔF+++X)=(3.09±0.43) mb is about three times larger than σ(pn→ΔB+++X)=(0.94±0.34) mb. About 2/3 of ΔF++ is peripherally produced with |tp,Δ| <1 (GeV/c)2, while the cross-section for ΔB++ production is nearly zero for |tn,Δ|<1 (GeV/c)2. We have made a detailed study of the energy dppendence of the reaction ap→Δ+++X(a=p,p,n,π±,K±) for |tp,Δ|<1 (GeV/c)2, by applying the same fitting procedure to extract the Δ++ cross-section to all available mass spectra. All the normalized cross-sectionsR=σ(Δ++)/σinel can be well described byR=R0+R1aplab−α, whereR0 and α are the same for all reactions, whileR1avaries with the beam type a. The value of α is slightly below unity. The differential cross-section of pn→ΔF+++X has been determined as a function of the variablest, t′, x, y, pT2 andMx2 both in the whole kinematical region and for |tp,Δ|<1 (GeV/c)2. We show that the peripherally produced ΔF++ is consistent with the dominance of the one-pion exchange mechanism. This follows from a study of the density matrix elements, the comparison of some properties of the system X with real π+p data and from the results of a triple-Regge analysis. A substantial part of the peripheral ΔF++ is produced together with a π− in a low-mass Δ++π− system. However, we estimate that less than about 20% of the ΔF++ production with |tp,Δ|<1 (GeV/c)2 results from a diffractively produced Δ++π− state. Contrary to pn→ΔF+++X, the reaction pn→ΔB+++X has a small cross-section at |tn,Δ|<1 (GeV/c)2, but at largert-values the two reactions are similar.RiassuntoSi presenta uno studio della produzione di Δ++ in interazioni pn a 19 GeV/c., dove Δ++ è emesso nelle emisfere del centro di massa di tipo protone (ΔF++) e di tipo neutrone (ΔB++). La sezione durto σ(pn→ΔF+++X)=(3.09±0.43) mb è circa tre volte maggiore di σ(pn→ΔB+++X)=(0.94±0.34) mb. Circa 2/3 di ΔF++ sono prodotti perifericamente con |tp Δ|<1 (GeV/c)2, mentre la sezione durto per la produzione di ΔB++ è prossima a zero per |tn,Δ|<1 (GeV/c)2. È stato effettuato uno studio dettagliato della dipendenza dallenergia della reazione ap→Δ+++X(a=p,p,n,π±,K±) per |tp,Δ|<1 (GeV/c)2, applicando lo stesso procedimento di approssimazione, per ricavare la sezione durto di Δ++ a tutti gli spettri di massa disponibili. Tutte le sezioni durto normalizzabiliR=σ(Δ++)/σinel si possono descrivere bene conR=R0+R1aplab−α, doveR0 e α sono gli stessi per tutte le reazioni, mentreR1a varia con il tipo di fascio a. Il valore di α è leggermente al di sotto di uno. La sezione durto differenziale di pn→ΔF+++X è stata determinata in funzione delle variabilit, t′, x, y, pT2 eMX2 sia nella regione cinematica che per |tp,Δ|<1 (GeV/c)2. Si mostra che ΔF++ prodotto perifericamente è consistente con la dominanza del meccanismo di scambio di un pione. Ciò segue da uno studio degli elementi della matrice di densità, dal confronto di alcune proprietà del sistema X con i dati reali π+p e dai risultati di unanalisi di triplo Regge. Una parte sostanziale del ΔF++ periferico è prodotta insieme ad un π− in un sistema Δ++π− a massa piccola. Comunque, si stima che meno di circa il 20% della produzione di ΔF++ con |tp,Δ|<1 (GeV/c)2 risulta da uno stato Δ++π− prodotto diffrattivamente. Contrariamente a pn→ΔF+++X, la reazione pn→ΔB+++X ha una piccola sezione durto per |tn,Δ|<1 (GeV/c)2, ma per valori superiori dit le due reazioni sono simili.РезюмеМы исследуем рождение Δ++ в pn-взаимодействиях при 19 ГэВ/с, где Δ++ испускается в протоно-подобной (ΔF++) и нейтроно-подобной (ΔB++) полусферах системы центра масс. Поперечное сечение σ(pn→ΔF+++X)=(3.09±0.43) мб почти в три раза больше, чем σ(pn→ΔB+++X)=(0.94±0.34) мб. Почти 2/3 ΔF++ рождается периферически с |tp,Δ|<1 (ГэВ/с)2, тогда как поперечное сечение рождения ΔB++ равняется нулю для |tn,Δ|<1 (ГэВ/с)2. Мы проводим подробный анализ энергетической зависимости реакции ap→Δ+++X(a=p,p,n,π±,K±) для |tp,Δ|<1 (ГэВ/с)2, применяя процедуру подгонки для получения Δ++ поперечного сечения во всем имеющимся массовым спектрам. Все нормированные поперечные сеченияR=σ(Δ++)/σinel могут быть описаны с помщью выраженияR=R0+R1apлаб−α, гдеR0 и α являются одинаковыми для всех рекций,R1a изменяется в зависимости от типа пучка а. Величина α несколько меньше единицы. Дифференциальные поперечные сечения для pn→ΔF+++X определяются, как функция переменныхt, t′, x, y, pT2 иMX2 во всей кинематической области и для |tp,Δ|<1 (ГэВ/с)2. Мы показываем, что периферически рожденные A10E0238 согласуются с доминантностью механизма однопионного обмена. Этот результат следует из исследования элементов матрицы плотности, сравнения некоторых свойств системы Х с данными для π+p и из результатов тройного Редже анализа. Существенная часть периферического ΔF++ образуется вместе с π− в системе Δ++π− с малой массой. Однако, мы оцениваем, что менее, чем 20% образования ΔF++ с |tp,Δ|<1 (ГэВ/с)2 происходит из дифракционно образованного Δ++π− состояния. В противоположность реакции pn→ΔF+++X, реакция pn→ΔB+++X имеет малое поперечное сечение при |tn,Δ|<1 (ГэВ/с)2, но при больших значенияхt обе реакции являются подобными.

Rescattering Effects in 19 GeV/c PD Interactions and Search for a ΔΔ Component in the Deuteron

Data on pd interactions at 19 GeV/c are used to study spectator proton distributions. A large excess of protons in the momentum range > 200 MeV/c is seen, compared to what the spectator model predicts on the basis of the deuteron wave function. We find that this excess approximately can be described by initial and final state rescattering processes. The mass distributions of the spectator-pion systems show a low mass enhancement. This enhancement is interpreted as partly due to kinematics but also due to the rescattering effects. From the prediction of our model an upper limit for the ΔΔ component in the deuteron is 0.1 ± 0.2%.

Inclusive production of nonstrange meson resonances in pn interactions at 19 GeV/c

SummaryData on inclusive and semi-inclusive production of nonstrange meson resonances from a bubble chamber study of pn interactions at 19 GeV/c are presented. Most of the results concern ρ0 production. The inclusive cross-sectionσ(pn → ρ0+x)=(2.4±0.4) mb agrees well with pp data. The ρ0 cross-sections are equal in the protonlike and neutron-like hemispheres. The differential cross-sections are in general agreement with earlier observation in pp interactions. In the fragmentation region the approximate structure function can be described byEdσ/dx= =a(1−|x|)n withn=3.0±0.8 in agreement with recent predictions from quark counting rules. The production of ω(780) is observed in the reaction pn→pp+ω+X with a cross-section σ=(0.13±0.03) mb. There is indication of f0(1270) and g(1680) production.RiassuntoSi presentano i dati sulla produzione inclusiva e seminclusiva di risonanze mesoniche non strane da uno studio nella camera a bolle delle interazioni pn a 19 GeV/ci La maggior parte dei risultati riguarda la produzione di ρ0. La sezione durto inclusivaσ(pn → ρ0+x)=(2.4±0.4) mb è in buon accordo con i dati pp. Le sezioni durto ρ0 sono uguali nelle semisfere di tipo protone e neutrone. Le sezioni durto differenziali in generale sono in accordo con precedenti osservazioni sulle interazioni pp. Nella regione di frammentazione la funzione approssimata di struttura si può descrivere comeE dσ/dx=a(1−|x|)n conn=3.0±0.8 in accordo con recenti previsioni delle regole di conteggio dei quark. La produzione di ω (780) si osserva nella reazione pn→pp+ω+X con una sezione durto σ=(0.13±0.03) mb. Cè indicazione di produzione di f0(1270) e g(1680).РезюмеПриводятся результаты для инклюзивного и полу-инклюзивного рождения нестранных мезонных резонансов при исследовании pn взаимодействий при 19 ГэВ/с в пузырьковой камере. Больщинство результатов относится к ρ0 рождению. Инклюзивное поперечное сечениеσ(pn → ρ0+x)=(2.4±0.4) mb хорошо согласуется с рр данными. Поперечные сечения gr0 оказываютсяравными в протонноподобной и нейтронно-подобной полусферах. Дифференциальные поперечные сечения согасуются с предыдущими измерениями в рр взаимодействиях. В области фрагментации приближенная структурная функция может быть описана с помощьюEdσ/dx=a(1−|x|n, гдеn=3.01±0.8, что согласуется с недавними предсказаниями из кварковых правил. Наблюдается рождение ω(780) в реакции pn→pp+ω+X с поперечным сечением σ=(0.13±0.03) mb. Имеется указание на рождение f0(1270) и g(1680).

Neutron fragmentation in the reaction pn→pX at 19 GeV/c

SummaryData on the reaction pn→pX are extracted from a pd experiment in the CERN 2m DBC at 19 GeV/c. The cross-section for neutron fragmentation events with |t|<1 (GeV/c)2 is determined and compared with data at high energies at fixedMx2/s andt. We find that the cross-section can be described with the triple-Regge formula taking into account only the pion exchange contributions,i.e. the ππP and ππR terms. A leading-particle effect consistent with the pion exchange model is observed in the longitudinal-momentum distribution of the negative pions in the final state of the reaction pn→pX, when transformed to the rest frame of the recoiling system X.RiassuntoSi ottengono dati sulla reazione pn→pX da un esperimento pd nella DBC di 2 m al CERN a 19 GeV/c. Si determina la sezione durto per gli eventi di frammentazione del neutrone con |t|<1 (GeV/c)2 e si confronta con dati ad energia alta conMx2/s et fissi. Si trova che le sezioni durto possono essere descritte con la formula tripla di Regge che prende in considerazione solo i contributi dello scambio di pioni, cioè i termini ππP e ππR. Si osserva un effetto di particella guida consistente con il modello di scambio pionico nella distribuzione dellimpulso longitudinale dei pioni negativi nello stato finale della reazione pn→pX, se trasformata nel sistema a riposo del sistema di rinculo X.РезюмеИз pd эксперимента в ЦЕРНе на 2 м дейтериевой пузырьковой камере при 19 ГэВ/с извлекаются данные по реакции pn→pX. Определяестя поперечное сечение для событий фрагментации нейтрона с |t|<1 (ГэВ/с)2. Результаты сравниваются с данными при высоких энергиях при фиксированныхMx2/s иt. Мы находим, что прперечное сечение может быть описано с помощью тройной формулы Редже, которая учитывает только вклады пионного обмена, т.е. члены ππP и ππR. Наблюдается эффект «ведущей частицы», согласующийся с моделью однопионного обмена, в распределении продольного импульса отрпцательных пионов в конечном состоянии реакции pn→pX.

On the nature of the exchanges in the reactions pp → baryon + baryon + pion at 19 GeV/c by analysis of differential cross sections

Abstract A study of some four-momentum and angular distributions in reactions of the type pp → baryon + baryon + pion , at 19 GeV/ c is presented. The reaction pp → NN π is divided into two parts: pp → N ( N π ) I 3 2 , pp → N ( N π ) I 1 2 and these two parts show some significant differences. While (i) shows features, which remind one of pion-nucleon scattering and therefore suggest that this channel contains an important contribution of pion-exchange, (ii) has a different structure suggesting that this channel is dominated by some other type of exchange. Similar features are seen in the reaction pp → Δ ++ p π − .