частинки, рух яких були з невідомих причин пов’язані один з одним, можуть бути з’єднані м’якими адронными струменями

Вчені з Фізичного інституту імені Лебедєва (ФІАН) знайшли пояснення дивним ефекту, виявленого раніше в експерименті на Великому адронному колайдері – за їх даними, частинки, рух яких були з невідомих причин пов’язані один з одним, можуть бути з’єднані «м’якими адронными струменями».

Трохи більше року тому учасники колаборації CMS на LHC оголосили про виявлення ефекту, не передбаченого модельними розрахунками, – кореляції в русі вторинних частинок, народжених у протон-протонних зіткненнях.

Співробітники ФІАН дали своє пояснення цьому ефекту.

Детектор CMS (Compact Мюона Solenoid – компактний мюонний соленоїд) реєструє процеси, що відбуваються при зіткненні пучків протонів і ядер. Кожне зіткнення, особливо центральне, тягне за собою народження вторинних часток, що розлітаються з точки початкового зіткнення під певним кутом. Ефект, виявлений на Баку, полягає в тому, що після зіткнення пучків протонів з енергіями 3.5 Тев (3.5*1012 ев) пар вторинних частинок з відносно малими різницями азимутального кута і великими різницями псевдобыстрот спостерігалося більше очікуваного. Іншими словами,

пари заряджених частинок залишалися зв’язаними, навіть розлітаючись в різні сторони. Ця кореляція проявляється у вигляді хребта на карті розподілів (див. рисунок 1, карта праворуч).


Рис. 1. Порівняння розподілів при менших (ліворуч) і великих (праворуч) значеннях поперечного імпульсу (ілюстрація – ЦЕРН).

За два роки до цього щось схоже спостерігалося в ультрарелятивистских зіткненнях важких іонів на прискорювачі RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider – релятивістський важко-іонний коллайдер) в Брукхевенской національної лабораторії. А самі перші вказівки на кореляції частинок з малим відзнакою в азимутальних кутах і великою протяжністю з полярних кутах (псевдобыстроте) були отримані ще 25 років тому – в космічних променях в експериментах ФІАН на Памірі (в зіткненнях протонів з ядрами повітря), як раз при енергіях, що відповідають енергіям LHC.


Рис. 2. На карті зліва – розподіл, отримане на LHC при зіткненні протонів, праворуч – на RHIC при зіткненні іонів золота (ілюстрація – ЦЕРН).

Однак незважаючи на те, що ефект виявляв себе як мінімум тричі, однозначного пояснення йому поки немає. Пояснення, яке пропонують співробітники ФІАН Максим Азаркин, Ігор Дрьомін і Андрій Леонідов, ґрунтується на існуванні м’яких адронных струн.

Розповідає провідний науковий співробітник Сектору фізики високих енергій, доктор фізико-математичних наук Андрій Леонідов:

«Адронная струна – це те, що пов’язує кварк і антикварк в сезоні. Коли ми намагаємося розвести їх один від одного, то з-за ефекту конфайнмента кварк і антикварк розійтися не можуть, і між ними з’являється скріпляє їх хромоэлектрическая трубка, яка і називається адронной струною. У м’якої адронной струни, з якою ми пов’язуємо явище хребта, натяг порядку ГэВа на Фермі. Процеси множинного народження частинок пов’язані з тим, що ці трубки розпадаються, коли струну розтягують. Грубо кажучи, вона розривається на більш короткі струни, які врешті-решт стають частинками. Це все одно, що розривати гумову стрічку, але при цьому потрібно мати на увазі, що як тільки вона розірвалася посередині, кожен з шматочків підхоплюється далі й розтягується знову. Це відбувається до тих пір, поки нарешті все заспокоїться, а ті шматки гумової стрічки, які залишаться – є кінцеві адрони».

Визначальним ефект фактом з позиції струнної філософії є те, що струни, натягнуті між кварками, утворюють виділений вектор, який зв’язує траєкторії часток, що розлітаються в поперечній площині. Цей вектор як раз і показує виділений напрям, в якому відбувається орієнтація або вибудуваність.

«Те, що ми зробили, так це показали, що цього механізму достатньо, щоб з’явився ефект “хребта». Якщо вимкнути всі інші механізми, крім цього, з’явиться та сама вибудуваність. Ми показали дія такого природного механізму, який працює завжди, коли є струнні чи струноподобные конфігурації. Тобто все цілком укладається в особливості того, як повинна бути натягнута ця струна. Це досить природна річ, що дає максимально просту інтерпретацію ефекту”, – коментує Андрій Леонідов.

Таким чином, ефект вибудуваності вторинних частинок в разі обліку адронных струн, виходячи з проведених модельних розрахунків, спостерігається при визначеному співвідношенні полярних і азимутальних кутів, а також за певних імпульсах вторинних частинок, схожих з спостерігаються в експериментах на БАК. По полярному куту – це плато, а за азимутом – пік при нульовому відносному вугіллі, тобто частинки однаково дивляться по азимуту і сильно корельовані по полярному куту.

Робота була виконана в рамках досліджень, що проводяться ФИАНовской групою в колаборації CMS, якою керує головний науковий співробітник ФІАН, доктор фізико-математичних наук Сергій Русаков та яка об’єднує як теоретиків, так і експериментаторів. Зокрема, авторами цієї роботи є як теоретики (В. Дрьомін і А. Леонідов), так і експериментатори (аспірант С. Русакова М. Азаркин).

Коментує один з авторів роботи Максим Азаркин:

«Виконана робота – це частина великої діяльності, яка здійснюється в Секторі високих енергій ФІАН за розуміння того, що ми бачимо в дослідах на LHC і зокрема на CMS».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *