Розуміння квантової хромодинаміки допоможе експериментам у комірці

, Україна
При взаємодії на високоенергетичному колайдері частинок утворюється величезна кількість різних частинок.

Цей процес називається багаторазовим народженням, і його різні характеристики прогнозуються за допомогою теорії сильної взаємодії – квантової хромодинаміки (QCD). Однак результати останніх подібних експериментів на LHC (Large Hadron Collider) не збігаються з прогнозами моделей, побудованих на результатах минулих експериментів на інших прискорювачах. Про можливі причини цієї невідповідності та відкриття горизонтів нової експериментальної фізики високихенергій на конференції Гінсбург розповіла професор Університету Бристоль та один з провідних експертів з вивчення декількох пологів Нік Брук.

Щоб визначити народні частинки, вдосконалюється методика двох експериментальних проектів. Цей проект ALICE (Великий іонний експеримент Collider), оптимізований для вивчення зіткнень важких іонів, і LHCb, призначених для вивчення B-mesons – частинки, що містять «вагу» кварку. І інформація про народження частинок є необхідною основою для подальшого розвитку QCD. Коментар Nick Brook: У зв’язку з розподілами частинок характеризує стан матерії та чутливі до базових протон-протонних взаємодій квантової хромодинаміки. ALICE, ATLAS і CMS вже вимірювали розподіли частинок в центральній області взаємодії, а геометрія LHCb дозволяє відстежувати динаміку зіткнення в далекій області. Це дає нам багатомовну інформацію для розробки моделей та вдосконалення Монте-Карлових генераторів подій. й

Квантова хромодинаміка виник в 70-х роках минулого століття як мікроскопічна теорія, що описує сильну взаємодію на субадронних вагах, в яких кварки, глюкони та легені частинки, що складаються з них, включаючи протони та нейтрони атомної нуклеї, підключені сильною взаємодією. Основною післяустановою квантової хромодинаміки призначає до всіх кварків спеціальний квантовий номер, який називається кольоровим зарядом або кольором. Таке слово не має нічого робити з звичними оптичними характеристиками, але сукцинтно підкреслить те, що в природних кварках виявляються тільки у вигляді безбарвних комбінацій - хронів, що складаються з трьох кварків (згадайте аналогію: червоний, зелений і синій в цілому дають білий), або глюони з кварка і антикварка з антикварковим.

QCD прогнози декількох параметрів народження частинок даються як в аналітичній формі, так і у вигляді чисельних комп'ютерних обчислень на основі моделей Монте-Карло, які можна порівняти з експериментальними даними. Ці моделі називаються генераторами подій в розумінні, що ймовірність виникнення певних явищ в цих комп’ютерних обчисленнях вважається пропорційною ймовірності відповідного заходу в реальному світі. Всі ці моделі добре працювали в лінії з попередніми експериментами на інших акселераторів і навіть мали певну передбачувану потужність, але вони ще не збігаються з новими результатами, отриманими в LHC.

Андрій Леонідов, професор FIAN та провідний науковий співробітник сектору фізики вищої енергетики, прокоментував: Дослідження кількох пологів при високих енергій є одним з фундаментальних фізичних проблем, і звіт Брука був присвячений масиву експериментальної інформації, яка була накопичена на LHC Collider. Є дуже цікава ситуація: існуючі моделі не описують безліч важливих властивостей подій. У своїй типовій конструкції фізика м'яких хронових струменів і важкого легеневого випромінювання, якось пришивається разом, і вони самі калібровані, щоб вдало описати FNAL, попередній прискорювач. У результаті в буквальному сенсі немає графа, в якому теорія збіглася з новим експериментом. Це, багато властивостей багаторазових пологів не описані на всіх сучасних моделях. й

Таким чином, професор Бруке розповів про невідповідності прогнозів з реальними даними про виникнення частинок з кварками «strange» у складі або порушеннях у співвідношенні барионної та антибактеріальної речовини. Але всі ці невідповідності, як Brooke підкреслилили, тільки розчаровує руки дослідників і знову покажуть складну структуру QCD. Після того, як нові дані можуть допомогти у поліпшенні моделей генераторів подій, м'яких частинок, багаточастинкових зіткнень і багатьох інших явищ.

Андрій Леонідов погоджується з оптимізмом англійського фізика: Всі попередні моделі в нових експериментах показали себе варіюватися від невдалих ступенів, і це створює цікаве поле для дослідження. Але ці ж моделі були зібрані з причини: це найкраще, що людство має запропонувати на цій темі. Це не те, що деякі покраїнські люди писали щось там, і це використовується шансом на LHC. LHC використовує найкраще, що це, і це найкращий, що не працює добре. І ця тема дуже важлива, тому що процеси багаторазового народження постійно відбуваються в комірці. Це доміновані процеси з великим перерізом, і вони потенційно впливають на всі інші процеси, визначають їх фон. Це також фундаментальний і цікавий. Ми чекаємо нових результатів!


Коли з'являються високі енергетичні частинки, кілька нових частинок.