Физики ЦЕРН обнаружили следы "нечетной" глюонной квазичастицы

МОСКВА, 1 апр – Эксперименты на БАК помогли физикам найти первые следы существования оддерона – причудливой квазичастицы, состоящей из нечетного числа глюонов. Ее открытие объясняет странности, открытые при наблюдениях за столкновениями протонов полвека назад, пишут ученые в статье в журнале EPJ Web of Conferences. В соответствии со Стандартной моделью физики, все элементарные частицы состоят из небольших объектов, которые физики называют кварками. Протоны, нейтроны и прочие "тяжелые" частицы, называемые барионами, содержат в себе три кварка. Их меньшие собратья, так называемые мезоны, содержат в себе два элемента – "обычный" кварк и антикварк, базовую составляющую антиматерии. Взаимодействия между кварками, а также распады и превращения различных частиц связаны со вторым ключевым компонентом элементарных частиц - глюонами, переносчиками сильных ядерных взаимодействий. Тысячи экспериментов, проведенных на БАК, "Тэватроне" и их предшественниках, подтвердили справедливость большинства положений Стандартной модели. При этом они обнаружили несколько странностей, которые одновременно и не противоречат ей, но и не укладываются в наши представления о поведении жителей микромира. К примеру, больше полувека назад физики из ЦЕРН обнаружили, что столкновения протонов, разогнанных до очень высоких энергий, далеко не всегда приводят к разрушению частиц и рождению "облачка" из первичной материи Вселенной или других, более нестабильных комбинаций кварков и соединяющих их глюонов. В некоторых случаях, как обнаружили ученые, частицы просто "отскакивают" друг от друга, несколько меняя вектор движения и при этом не разлетаясь на части. Советские физики нашли теоретическое объяснение этому феномену еще в 1960 годах, предположив, что частицы обмениваются своеобразным "пакетом" глюонов, особой квазичастицей, чье поведение описывается в рамках четырехмерного пространства-времени. Долгое время ученые считали, что эти объекты, которые они называют померонами в честь советского физика Исаака Померанчука, могут содержать в себе лишь четное число глюонов. Эта идея была впервые поставлена под сомнение в 1970 годах, когда польские и румынские физики предположили, что в подобных обменах могут участвовать не только "четные" помероны, но и "нечетные" оддероны – квазичастицы, содержащие три и более глюонов. Их же теория постулировала, что их существование будет проявляться в том, что результаты подобных эластичных столкновений между протонами с одной стороны, и протонами и антипротонами – с другой, будут незаметно, но отличаться. Прибор TOTEM занимается поисками подобных различий с момента запуска БАК в 2008 году. Изначально ученым не удавалось зафиксировать никаких расхождений, однако последнее обновление коллайдера и его выход на новый уровень мощности резко повысили и чувствительность, и скорость накопления данных по столкновениям тех и других частиц. В общей сложности Ройону и его коллегам удалось проследить примерно за миллиардом подобных "отскоков" протонов, чего хватило для получения однозначных выводов. Как оказалось, различия в поведении частиц и античастиц действительно существовали, что говорит в пользу существования оддеронов. Позже ученые сравнили данные с TOTEM и замеры, проведенные на коллайдере "Тэватрон" для частиц антиматерии. Их результаты не противоречили друг другу, что подтвердило их первоначальные выкладки и другие намеки на существование "нечетных" глюонных квазичастиц. Как подчеркивают физики, само по себе это открытие не говорит о том, что Стандартная модель была серьезно нарушена — существование подобных "нечетных" квазичастиц вполне вписывается в нее. С другой стороны, обнаружение оддерона подтверждает популярную теорию, описывающую "мягкие" столкновения частиц, что важно для сужения поля поисков "новой физики".