Для идентификации рожденных частиц идеально подходит техника двух
экспериментальных проектов, проходящих на БАК. Это проект ALICE (A Large
Ion Collider Experiment), оптимизированный для изучения столкновений
тяжелых ионов, и LHCb, предназначенный для изучения B-мезонов – частиц,
содержащих «прелестный» кварк. А сама информация о рождении частиц
является необходимым фундаментом для дальнейшего развития КХД.
Комментирует Ник Брук: «Наблюдаемые распределения частиц характеризуют
адронное состояние материи и являются чувствительными к лежащей в основе
протон-протонных взаимодействий квантовой хромодинамике. ALICE, ATLAS и
CMS уже измеряли распределения частиц в центральном регионе
взаимодействия, а геометрия LHCb позволяет отследить динамику
столкновений и в отдаленной области. Это дает нам столь необходимую
информацию для развития моделей и улучшения Монте-Карловских генераторов
событий».
Квантовая хромодинамика возникла в 70-х годах прошлого века как
микроскопическая теория, описывающая сильное взаимодействие на
субадронных масштабах, в котором участвуют кварки, глюоны и составленные
из них частицы – адроны, в том числе и связанные сильным
взаимодействием протоны и нейтроны атомного ядра. Основной постулат
квантовой хромодинамики приписывает всем кваркам особое квантовое число,
называемое цветовым зарядом или цветом. Столь привычное слово не имеет
ничего общего с обычными оптическими характеристиками, но зато лаконично
подчеркивает тот факт, что в природе кварки встречаются лишь в виде
бесцветных комбинаций – адронов, составленных из трех кварков
(вспоминаем аналогию: красный, зеленый и синий в сумме дают белый), или
глюонов из кварка и антикварка с антицветом.
Предсказания КХД о параметрах множественного рождения частиц даются
либо в аналитической форме, либо в виде численных компьютерных расчетов
по моделям Монте-Карло, которые можно детально сопоставлять с
экспериментальными данными. Эти модели называют генераторами событий в
том смысле, что вероятность возникновения определенных явлений в этих
компьютерных расчетах считается пропорциональной вероятности
соответствующего события в реальном мире. Все эти модели хорошо работали
в согласовании с прошлыми экспериментами на других ускорителях и даже
имели некую предсказательную силу, но они пока никак не совпадают с
новыми результатами, полученными на БАК.
Комментирует профессор ФИАН и ведущий научный сотрудник сектора физики
высоких энергий Андрей Леонидов: «Изучение множественного рождения при
высоких энергиях – это одна из фундаментальных физических проблем, и
доклад Брука был посвящен массиву экспериментальной информации, которая
была наработана на коллайдере LHC. Там сложилась очень интересная
ситуация: имеющиеся модели не описывают многие существенные свойства
событий. В типичной их конструкции как-то сшивается физика мягких
адронных струй и жесткого адронного излучения, а сами они были
откалиброваны, чтобы успешно описывать FNAL, предыдущий ускоритель. В
результате в этом докладе буквально не было ни одного графика, в котором
теория совпала с новым экспериментом. То есть многие свойства
множественного рождения современные модели не описывают вовсе».
Так, профессор Брук рассказал о расхождениях предсказаний с реальными
данными по возникновению частиц со «странными» кварками в составе или
нарушениях в соотношении барионной и антибарионной материи. Но все эти
нестыковки, как подчеркнул Брук, только развязывают исследователям руки и
лишний раз показывают сложную структуру КХД. Ведь новые данные могут
помочь в улучшении моделей генераторов событий, мягкого производства
частиц, мультичастичных столкновений и многих других явлений.
С оптимизмом английского физика согласен и Андрей Леонидов: «Все
предыдущие модели в новых экспериментах показали себя в разной степени
неуспешными, и это создает интересное поле для изучения. Но ведь эти же
модели не просто так собрали: это – лучшее, что человечество может
предложить на эту тему. Не то что какие-то провинциальные люди что-то
там написали, и это по случайности используется на LHC. На LHC
используется лучшее, что есть, и это лучшее пока работает неважно. А
тема эта очень важна, потому что процессы множественного рождения
постоянно происходят в коллайдере. Это доминирующие процессы с большим
сечением, и они потенциально влияют на все остальные процессы,
определяют их фон. Кроме того, это фундаментально и интересно. Так что
ничего печального нет, ждем новых результатов!».
При столкновении частиц высоких энергий наблюдается множественное рождение новых частиц
Источник: АНИ «ФИАН-Информ»
|
