Advertisement

Il Nuovo Cimento A (1965-1970)

, Volume 18, Issue 1, pp 151–166 | Cite as

The multiplicity of secondary production in high-energy interactions

  • K. Sitte
  • M. Dardo
Article

Summary

A fireball model is proposed in which hadronic interactions are described by a sequence of two processes. In the first the nucleon or nucleons absorb the entire available energy, forming an excited body or bodies. The second consists of the decay of this body with emission of the nucleon in its initial direction. For nucleon-nucleon collisions this leads immediately to an asymptoticE1/4 multiplicity relation. But for hadronic interactions of pions, photons, and muons anE1/2 multiplicity law is obtained. The calculated average numbers of secondaries are in satisfactory agreement with present data onN-N and π-N interactions. Applied to a description of the longitudinal development of an air shower the model predicts a location of the cascade maximum only slightly deeper than that found if anE1/2 multiplicity relation is assumed for bothN-N and π-N collisions, and distinctly higher than that derived for anE1/4 law in both types of interaction. Thus it makes unnecessary the assumption, suggested by several authors in their analysis of air showers, that the characteristics of hadronic interactions undergo a drastic change at high primary energies.

Множественность рождения вторичных частиц в соударениях при высоких знергиях

Реэюме

Предлагается модель файрбола, в которой адронные вэаимодействия описываются, как последовательность двух процессов. В первом процессе нуклон или нуклоны поглошают полностью имеюшуюся знергию, обраэуя воэбужденное тело или тела. Второй процесс представляет распад зтого тела с испусканием нуклона в первоначальном направлении. Для нуклон-нуклонных соударений зто приводит немедленно к асимптотическому Е1 соотнощению для множественности. Но для адронных вэаимодействий пионов, фотонов и мюонов получается эакон множественности E1/2. Вычисленные средние эначения вторичных частиц удовлетворительно согласуются с имеюшимися данными поN-N и π-N вэаимодействиям. Когда рассматривается описание продольного раэвития воэдущного ливня, то предложенная модель предскаэывает локалиэацию максимума каскада несколько ниже, чем получается в том случае, если предполагается соотнощение множественности Е1/2 дляN-N и π-N соударений, и сушественно выще, чем получается для эакона Е1/4 в обоих типах вэаимодействия. Позтому необходимо сделать предположение, которое испольэовалось некоторыми авторами в их аналиэе воэдущных ливней, что характеристические адронные вэаимодействия притерпевают сушественные иэменения при высоких первичных знергиях.

Riassunto

Si propone un modello fireball nel quale le interazioni adroniche sono descritte da una sequenza di due processi. Nel primo il nucleone o i nucleoni assorbono l’intera energia disponibile, formando un sistema o sistemi eccitati. Il secondo consiste nel decadimento di questo sistema con emissione del nucleone nella sua direzione iniziale. Per collisioni nucleone-nucleone questo porta immediatamente a una relazione asintotica per la molteplicità del tipoE1/4. Ma per interazioni adroniche di pioni, fotoni e muoni si ottiene una legge di molteplicità del tipoE1/2. Il numero medio di secondari calcolato è in soddisfacente accordo con i dati attuali sulle interazioniN-N e π-N. Il modello, applicato ad una descrizione dello sviluppo longitudinale di uno sciame atmosferico, predice una posizione del massimo della cascata solo leggermente più profonda di quella trovata se si adotta una relazione di molteplicità del tipoE1/4 per le interazioniN-N e π-N; mentre tale posizione è più alta rispetto a quella ottenuta adottando una leggeE1/4 in entrambi i tipi di interazione. Così l’ipotesi, suggerita da parecchi autori nell’analisi degli sciami atmosferici, che le caratteristiche delle interazioni adroniche subiscano un cambiamento drastico alle alte energie dei primari, sembra non essere necessaria.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    Y. Pal andB. Peters:Mat. Fys. Medd. Dan. Vid. Selsk.,33, No. 15 (1964).Google Scholar
  2. (2).
    G. Cocconi, D. H. Perkins andL. G. Koester:Lawrence Rad. Lab. High-Energy Physics Study Seminars,28, 2 (UCID-144, 1 (1961)).Google Scholar
  3. (3).
    S. Hasegawa:Progr. Theor. Phys.,26, 150 (1961);29, 128 (1963).CrossRefADSGoogle Scholar
  4. (4).
    D. E. Lyon jr.,A. E. Bussian, G. D. De Meester, L. W. Jones, B. W. Loo, P. V. Ramana Murthy, R. F. Roth, F. E. Mills, J. G. Learned, D. D. Reeder, K. N. Erickson, B. Cork andC. Risk:Phys. Rev. Lett.,26, 728 (1971).CrossRefADSGoogle Scholar
  5. (5).
    R. P. Feynman:Phys. Rev. Lett.,23, 1415 (1969).CrossRefADSGoogle Scholar
  6. (6).
    J. Wdowczyk andA. W. Wolfendale:Nat. Phys. Sci.,236, 29 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  7. (7).
    P. K. F. Greider:Acta Phys. Hung.,29,Suppl. 3, 563, 569 (1970).Google Scholar
  8. (8).
    G. B. Khristiansen:III European Symposium on Cosmic Rays (Paris, 1972).Google Scholar
  9. (9).
    E. R. Groza, R. W. Hugget, W. V. Jones andE. G. Stafford:Phys. Rev. D,4, 30 (1971).CrossRefADSGoogle Scholar
  10. (10).
    C. Castagnoli, G. Cortini, C. Franzinetti, A. Manfredini andD. Moreno:Nuovo Cimento,10, 1539 (1953).MATHCrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    I.C.E.F. Collaboration:Suppl. Nuovo Cimento,1, 1039 (1963).Google Scholar
  12. (12).
    K. Sitte:Proceedings of the VI Inter-American Seminar on Cosmic Rays (La Paz, 1970), p. 762.Google Scholar
  13. (13).
    J. W. Chapman, N. Green, B. P. Roc, A. A. Seidl, D. Sinclair, J. C. Vander Velde, C. M. Bromberg, D. Cohen, T. Ferbel, P. Slattery, S. Stone andB. Werner:Phys. Rev. Lett.,29, 1686 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  14. (14).
    G. Charlton, Y. Cho, M. Derrick, R. Engelmann, T. Fields, L. Hyman, K. Jaeger, U. Mehtani, B. Musgrave, Y. Oren, D. Rhines, P. Schreine, H. Yuta, L. Voyvodic, R. Walker, J. Whitmore, H. B. Crawley, Z. Ming Ma andR. G. Glasser:Phys. Rev. Lett.,29, 515 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  15. (15).
    F. T. Dao, D. Gordon, J. Lach, E. Malamud, T. Meyer, R. Poster andW. Slater:Phys. Rev. Lett.,29, 1627 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  16. (16).
    A. Wetherell:Verh. D.P.G.,7, 776 (1972);B. Breidenbach: CERN/NP 72-6 (1972).Google Scholar
  17. (17).
    V. V. Guseva, N. A. Dobrotin, N. G. Zelevinskaya, K. A. Kotelmikov, A. M. Lebedev, V. M. Maksimenko andS. A. Slavatinsky:Acta Phys. Hung.,29,Suppl. 3, 219 (1970).ADSGoogle Scholar
  18. (18).
    O. L. Berdzenishvili, L. L. Gubamia, D. I. Garibashvili, Yu. A. Gromov, D. M. Kotliarevsky, E. S. Mailyan, Z. Sh. Mandzhavidze, I. D. Mandzhavidze, E. L. Mikadze, L. A. Razdol’zkaya, N. N. Roimshvili, N. G. Tatalashvili, G. E. Chikovani, L. D. Chikovani, L. V. Chkhaidze andE. N. Sherer:Acta Phys. Hung.,29,Suppl. 3, 215 (1970).Google Scholar
  19. (19).
    R. E. Gibbs andJ. J. Lord:Acta Phys. Hung.,29,Suppl. 3, 113 (1970).Google Scholar
  20. (20).
    M. Koshiba:Proceedings of the X International Conference on Cosmic Rays, Part A (Calgary, 1968), p. 525, and references quoted there.Google Scholar
  21. (21).
    P. Slattery:Phys. Rev. Lett.,29, 1624 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  22. (22).
    A. W. Wolfendale:Proceedings of the XII International Conference on Cosmic Rays (Rapporteur Papers) (Hobart, 1972).Google Scholar
  23. (23).
    R. A. Nam, S. I. Nokolsky, V. P. Paventchenko andV. I. Yakovlev:Proceedings of the XII International Conference on Cosmic Rays, Vol.3 (Hobart, 1971), p. 1234.ADSGoogle Scholar
  24. (24).
    S. A. Azimov, A. M. Abdullaev, R. U. Beisembaev, V. M. Mialkovshi, E. D. Mulladzhonov andT. S. Yuldahbaev:Proceedings of the XII International Conference on Cosmic Rays, Vol.3 (Hobart, 1971), p. 1241.ADSGoogle Scholar
  25. (25).
    D. H. Perkins:Progress in Elementary Particles and Cosmic Rays Physics, Vol.5 (Amsterdam, 1960), p. 259.Google Scholar
  26. (26).
    S. C. Tonwar andB. V. Sreekantan:Journ. of Phys. A,4, 868 (1971).CrossRefADSGoogle Scholar
  27. (27).
    O. Braun andK. Sitte:Proceedings of the IX International Conference on Cosmic Rays, Vol.2 (London, 1966), p. 712.Google Scholar
  28. (28).
    T. Kitamura, H. Okabe andT. Wada:Nuovo Cimento,8 A, 372 (1972).CrossRefADSGoogle Scholar
  29. (29).
    K. Sitte:Lett. Nuovo Cimento,5, 338 (1972).CrossRefGoogle Scholar
  30. (30).
    K. Greisen:Progress in Cosmic Ray Physics, Vol.3 (Amsterdam, 1956), p. 3.Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1973

Authors and Affiliations

  • K. Sitte
    • 1
    • 2
  • M. Dardo
    • 2
    • 3
  1. 1.Department of PhysicsUniversity of FreiburgFreiburg i. Br.
  2. 2.Laboratorio di Cosmo-Geofisica del C.N.R.Torino
  3. 3.Istituto di Fisica Generale dell’UniversitàTorino

Personalised recommendations