Elastic scattering, pion production, and annihilation into pions in antiproton-proton interactions at 5.7 GeV/c

Summary

An extensive investigation of antiproton-proton interactions at 5.7 GeV/c without strange-particle production was carried out using a hydrogen bubble chamber. Cross-sections for different channels are given and discussed. The reliability of the analysis was checked using artificially generated events. The cross-sections for elastic scattering, for all processes involving annihilation, and for all other inelastic processes are respectively σ_el=(16.3±0.6)mb,σ_annlbil=(22.5±2.0)mb, σ_inel=(24.8±2.0)mb. TheN ^* _1:38 is present both in the single and multiple pion production channels. For the reaction a cross-section of (1.05±0.21) mb was obtained. Cross-sections forN ^* ₁₂₃₈ production in other channels are also given. Some indication of the presence ofI=1/2 isobars was found in the nucleon-pion and the nucleon-two-pion systems. The inelastic nonannihilation reactions were found to be strongly peripheral. The one-pion exchange model including either a form factor or corrections for absorption was applied to the reaction. Neither version of the model could correctly account for all features of the reaction. The average number of pions in the annihilation was found to be 7.3±0.6. The presence of an asymmetry in the angular distribution of the charged pions was confirmed at this energy; it is due mostly to high-energy pions. The production of ρ and ω mesons was observed in various annihilation channels. Rates of up to 80% for ρ production and up to 15% for ω production were obtained by fitting phase-space and Breit-Wigner curves to the effective-mass distributions of different channels.

Riassunto

Si è studiata in dettaglio l’interazione antiprotone-protone a 5.7 GeV/c di impulso incidente, nel sistema del laboratorio mediante l’impiego di una camera a bolle a idrogeno. Non è stata presa in considerazione la produzione di particelle strane. Vengono date e discusse le sezioni d’urto per i diversi canali; l’attendibilità, di tale, analisi è stata vagliata mediante lo studio di eventi opportunamente simulati. La sezione d’urto per la diffusione elastica, la sezione d’urto totale di annichilazione, e quella per tutti i rimanenti processi anelastici sono rispettivamente: σ_el=(16.3±0.6)mb,σ_ann=(22.5±2.0)mb, σ_inel=(24.8±2.0)mb. L’isobaro del nucleoneN ^* ₁₂₃₈ è presente nei canali di produzione sia singola che multipla di pioni. Per la reazione si ottiene una sezione d’urto σ=(1.05±0.21) mb. Vengono pure date le sezioni d’urto per la produzione diN ^* ₁₂₃₈ negli altri canali. Si è trovato qualche indizio della presenza degli isobari con 25I=1/2 nei sistemi nucleone-pione e nucleone-pione-pione. Le reazioni inelastiche, non di annichilazione, manifestano un carattere fortemente periferico. Il modello a scambio di un pione, sia nella versione che include le correzioni mediante fattori di forma, sia in quella che introduce fattori di assorbimento, è stato applicato alla reazione. Nessuna delle due versioni del modello citato rende conto contemporaneamente di tutte le caratteristiche della reazione. La molteplicità media dei pioni prodotti nell’annichilazione risulta 7.3±0.6. È confermata, a questa energia la presenza di una asimmetria nella distribuzione angolare dei pioni carichi ed essa appare dovuta prevalentemente ai pioni di impulso elevato. Si è osservata la produzione delle risonanze mesoniche ρ ed ω in diversi canali di annichilazione. Sono state stimate percentuali di produzione sino all’80% per la ρ e sino al 15% per la ω nei vari canali.