Физики ИЯФ разработали метод вычислений для повышения точности экспериментов на коллайдерах

Новосибирск. 26 декабря. ИНТЕРФАКС - Теоретики Института ядерной физики СО РАН разработали новый метод и алгоритм, который позволит получать высокоточные теоретические предсказания, необходимые для экспериментов на электрон-позитронных коллайдерах, сообщает пресс-служба института.

"Когда электрон с позитроном аннигилируют, рождаются новые частицы, которые мы наблюдаем и изучаем в эксперименте, сам процесс аннигиляции и рождения частиц в теории описывается через обмен ненаблюдаемыми виртуальными частицами, например, фотонами. В самом грубом приближении процесс электрон-позитронной аннигиляции описывается рождением одного виртуального фотона. Но для интерпретации результатов наших экспериментов нам надо учитывать и более сложные процессы, когда рождается несколько виртуальных фотонов, виртуальные электрон-позитронные пары и другие частицы", - приводятся в сообщении слова замдиректора ИЯФ СО РАН Ивана Логашенко.

Ранее физик-теоретик Ричард Фейнман придумал наглядный способ описания процесса обмена виртуальными частицами - диаграммы Фейнмана, в которых рождение множества виртуальных частиц изображается в виде замкнутых петель, поэтому расчеты, в которых учитываются такие сложные процессы, называются петлевыми поправками.

"Для достижения той точности, которая требуется нам в наших исследованиях, необходимо учитывать поправки, в которых есть две петли", - отмечает Логашенко.

Сложность вычислений носит не только технический, но и чисто математический характер, поскольку иногда в расчетах появляются интегралы в четырехмерном пространстве-времени, значение которого оказывается равно бесконечности.

До определенного времени экспериментальное сообщество устраивала та точность, которую обеспечивают однопетлевые поправки, однако выход за рамки одной петли представлялся практически невозможным - сложность вычислений становилась непреодолимой.

В теоретическом отделе ИЯФ СО РАН был сделан принципиальный шаг, позволивший эффективно применять метод дифференциальных уравнений и разработан алгоритм преобразования данной системы дифференциальных уравнений к так называемой эпсилон-форме, позволяющий в конечном счете находить решение автоматически.

Этот алгоритм реализован в нескольких программах, которые позволяет сейчас считать с двухпетлевой точностью вероятности процессов, которые нужны для коллайдерной физики, и первым процессом, для которого в ИЯФ вычислили двухпетлевые поправки, была электрон-позитронная аннигиляция в мюон-антимюонную пару.

Один из ключевых экспериментов, который ведется на коллайдере ВЭПП-2000 в ИЯФ СО РАН - измерение вероятности рождения пары пи-мезонов в электрон-позитронной аннигиляции. Полученные данные определяют точность теоретического предсказания величины аномального магнитного момента мюона (АМММ) - одной из интереснейших величин в физике частиц, с помощью которой с высокой точностью проверяется Стандартная модель и ведется поиск Новой физики.

В ИЯФ в настоящее время работают два электрон-позитронных коллайдера: ВЭПП-4М, программа экспериментов на котором завершается, и ВЭПП-2000.

Метод может использоваться и на электрон-позитронных коллайдерах BEPC-II (Китай), SuperKEKB (Япония) и проектируемом FCC-ee (ЦЕРН).

Понравилась статья? Обязательно напишите ваше мнение в комментариях. Больше интересных материалов — на канале Интерфакс-Россия в Дзене. Подписывайтесь!

Читайте также на Interfax-Russia.Ru:

• Маникюр на Новый год 2026: цвета, тренды, идеи дизайнов с фото
• Гороскоп на 2026 год. Прогноз, что ждет каждый знак зодиака?
• Красное и белое: какое вино полезнее для здоровья

Самое важное и интересное — "Интерфакс-Россия" в МАХ