Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451023120106Universality of Nucleon–Nucleon Correlations in Nuclei and Cumulative Pion ProductionУниверсальность нуклонных корреляций в ядрах и кумулятивное образование пионовKiselevYu. T.КиселевЮ. Т. yurikis@itep.ruНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт» ККТЭФInstitute for Theoretical and Experimental Physics, National Research Center “Kurchatov Institute”011220231646964976

The structure of nuclear matter at short internucleon distances is one of the poorly studied aspects of nuclear physics. At distances of the order of the nucleon radius, nuclear matter is represented by the pairs of correlated nucleons with relative momenta exceeding the Fermi momenta that emerge for a short time. Such structures, whose local density is comparable to the density of neutron stars, arise from fluctuations in the average nuclear density. One of the important characteristics of nucleon–nucleon correlations is their universality implying the independence of their properties from the nuclear mass number. Therefore, the peculiarities of these objects of nuclear structure reflect the properties of nuclear matter rather than specific nuclei. Information about the short-distance physics is extracted from the analysis of processes with high energy–momentum transfers. Until now, the property of universality has been observed in electron–nucleus collisions only for the breakup of nucleon pairs. In this paper we analyze the data on the cumulative production of pions by protons on a set of nuclear targets and for the first time have established the existence of universality of two-nucleon correlations in the production of π+ and π– mesons. We have obtained evidence for the involvement of three-nucleon correlations in the production of pions beyond the kinematics of their production in interactions with two-nucleon objects.

Структура ядерной материи на малых межнуклонных расстояниях является одним из мало изученных аспектов физики ядра. На расстояниях порядка радиуса нуклона ядерная материя представлена возникающими на короткое время парами коррелированных нуклонов с относительными импульсами, превышающими импульсы Ферми. Такие структуры, локальная плотность которых соизмерима с плотностью нейтронных звезд, появляются в результате флуктуаций средней ядерной плотности. Одной из важных характеристик нуклонных корреляций является универсальность, означающая независимость их свойств от массовых чисел ядер. Поэтому особенности этих объектов структуры ядра отражают свойства ядерной материи, а не конкретных ядер. Информация о физике малых расстояний извлекается из анализа процессов с большими передачами энергии-импульса. До сих пор свойство универсальности наблюдалось в электрон-ядерных столкновениях только для процесса дезинтеграции нуклонных пар. В настоящей работе проведен анализ данных по кумулятивному образованию пионов протонами на наборе ядерных мишеней и впервые установлено существование универсальности двухнуклонных корреляций в процессеобразования π+- и π--мезонов. Получены свидетельства участия трехнуклонных корреляций в рождениипионов за пределами кинематики их образования во взаимодействиях с двухнуклонными объектами.

C. Cio degli Atti, Phys. Rep. 591, 99 1 (2015).O. Hen et al., Rev. Mod. Phys. 89, 045002 (2017).J. Arrington et al., Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 72, 307 (2022); arXiv: 2203. 02608 [nucl-ex].B. Schmookler et al., Nature 566, 354 (2019).J. Cloet et al., J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 46, 093001 (2019).L. L. Frankfurt, M. I. Strikman, D. B. Day et al., Phys. Rev. C 48, 2451 (1993).A. Schmidt et al., Nature 578, 540 (2020).T. Fischer, N. U. F. Bastain, M. R. Wu et al., Nat. Astron. 2, 980 (2018)E. R. Most, L. J. Papenpost, V. Dexheimer et al., Phys. Rev. Lett. 122, 061101 (2019)M. Duer et al., Nature 560, 617 (2018)H. Gallagher, G. Garvey, and G. P. Zeller, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 61, 355 (2011)Hao Lu, Zhoungzhou Ren, and Dong Bai, Nucl. Phys. A 1021, 122408 (2022).R. Shneor et al., Phys. Rev. Lett. 99, 072501 (2007).R. Subedy et al., Science 320, 1476 (2008).E. Piasetzky, M. Sargsian, and L. Frankfurt, Phys. Rev. Lett. 97, 162504 (2006).A. Tang, J. W. Watson, J. Aclander et al., Phys. Rev. Lett. 90, 042301 (2003).R. Schiavilla et al., Phys. Rev. Lett. 98, 132501 (2007).J. Aubert et al., Phys. Lett. B 123, 275 (1983).J. Seely et al., Phys. Rev. Lett. 103, 202301 (2009)A. Karki et al., arXiv: 2207.03850 [nucl-ex].L. B. Weinstein et al., Phys. Rev. Lett. 106, 052301 (2011).O. Hen et al., Int. J. Mod. Phys. E 22, 1330017 (2013).J.-W. Chen et al., Phys. Rev. Lett. 119, 262502 (2017).L. L. Frankfurt and M. I. Strikman, Phys. Rep. 76, 215 (1981)Phys. Rep. 160, 235 (1988).O. Artiles and M. M. Sargsian, Phys. Rev. C 94, 064318 (2016).M. Sato, S. A. Coon, H. J. Pirner, and J. P. Vary, Phys. Rev. C 33, 1062 (1986).K. S. Egiyan et al., Phys. Rev. Lett. 96, 082501 (2006).N. Fomin et al., Phys. Rev. Lett. 108, 092502 (2012).A. V. Efremov, A. B. Kaidalov, G. I. Lykasov, and N. V. Slavin, Phys. Atom. Nucl. 57, 874 (1994).M. A. Braun and V. V. Vechernin, Nucl. Phys. B 427, 614 (1994).H. J. Pirner and J. P. Vary, Nucl. Phys. A 358, 413c (1981)Phys. Rev. C 84, 015201 (2011).J. R. West, S. J. Brodsky, G. F. de Teramond et al., Nucl. Phys. A 1007, 122134 (2021).Yu. T. Kiselev, Chinese Phys. C 46, 014004 (2022).Yoshitaka Hatta, Mark Strikman, Ji Hu, and Feng Yuan, arXiv: 1911.11706 [hep-ph].S. V. Boyarinov et al., Phys. Atom. Nucl. 57, 1379 (1994).S. V. Boyarinov et al., ЯФ (J. Nucl. Phys.) 46, 1472 (1987).S. V. Boyarinov et al., ЯФ (J. Nucl. Phys.) 50, 1605 (1989).Yu. T. Kiselev, V. A. Sheinkman, A. V. Akindinov et al., Phys. Rev. C 85, 054904 (2012).M. M. Sargsian, D. B. Day, L. L. Frankfurt, and M. I. Strikman, Phys. Rev. C 100, 044320 (2019); arXiv:1803.07629 [nucl-th].O. Hen, H. Hakobyan, R. Shneor et al., Phys. Lett. B 722, 63 (2013); arXiv: 1212.05543 v3 [nucl-ex].M. Duer, O. Hen, E. Piasetzky et al., Phys. Lett. B (2023); arXiv: 1811.01823 [nucl-ex].B. Z. Kopeliovich et al., Nucl. Phys. A 782, 224c (2007).D. Domday et al., Nucl. Phys. A 825, 200 (2009).W. K. Brooks and J. V. Lopez, Phys. Lett. B 816, 136171 (2021).N. Fomin, J. Arrington, and S. Li, LOI12-21-001 (2021); https://www.jlab.org/physics/3N Short-Range Correlations.J. Arrington et al., arXiv: 2112.00060 [nucl-ex].K. Devereau et al., arXiv: 2303.08143 [hep-ph].