Новосибирские физики разработали новую теорию для "опознания" частиц, рождающихся в коллайдерах

Новосибирск. 2 апреля. ИНТЕРФАКС - Специалисты Института ядерной физии им. Г. И. Будкера СО РАН разработали теоретическую концепцию, которая описывает процессы между частицами, рожденными в результате электрон-позитронных столкновений, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

"Теоретическая модель российских физиков решает несколько важных задач: объясняет сильную зависимость вероятности рождения пар мезонов и барионов (составных частиц, состоящих из кварков - ИФ) от энергии столкновения и, как следствие, позволяет описывать структуру сильных взаимодействий и свойства рожденных частиц; помогает экспериментаторам понять природу наблюдаемых на коллайдерах эффектов, то есть более точно определить, что перед ними: новая частица или резонансное взаимодействие уже известных", - говорится в сообщении.

Отмечается, что стандартная модель, современная теория микромира, описывает все известные элементарные частицы, а также электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия между ними.

Электромагнитное и слабое взаимодействия хорошо изучены и прекрасно предсказываются в рамках теории, отмечается в сообщении.

Однако для сильного взаимодействия, отвечающего за удержание протонов и нейтронов в ядре, а также кварков в составных частицах, теоретически предсказать свойства составных частиц, состоящих из кварков - мезонов и барионов - напрямую из так называемых первых принципов, в том числе уравнения квантовой теории поля, не получается.

При этом в экспериментах на электрон-позитронных коллайдерах, если энергия сталкивающихся электронов и позитронов близка к массе таких составных частиц, увеличивается вероятность появления так называемого резонанса - который может оказаться как новой, неизвестной ранее частицей, так и результатом взаимодействия уже известных частиц.

Согласно теории сильного взаимодействия, кварки, образуя элементарные частицы, притягиваются или отталкиваются, обмениваясь глюонами - частицами поля сильного взаимодействия. Увидеть кварки и глюоны можно только на очень маленьких расстояниях, меньших чем атомное ядро. А на больших расстояниях можно увидеть только комбинации кварков - обычно два или три (соответственно, мезоны или барионы), но известны и экзотические частицы из четырех или пяти кварков.

"Существует стандартное представление о мезонах и барионах как о составных частицах, большое их разнообразие: пси-мезоны, ипсилон-мезоны, D-мезоны, B-мезоны наблюдается на электрон-позитронных коллайдерах и проявляется в виде резонансов. Естественное желание физиков при наблюдении подобного резонанса - описать его как какую-то ранее не наблюдавшуюся частицу. Собственно, так и происходят открытия новых частиц. Есть и другие процессы, которые тоже выглядят как резонансы, но не связаны с рождением новых частиц. Такие же эффекты могут наблюдаться при взаимодействии уже известных частиц, рождающихся в реакции (так называемое взаимодействие в конечном состоянии)", - говорит старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Сальников.

Например, на коллайдере ВЭПП-2000 в процессе электрон-позитронной аннигиляции можно наблюдать резонанс, который появляется из-за взаимодействия протона и антипротона, отметил он.

В течение нескольких лет физики ИЯФ СО РАН разрабатывали теоретическую модель, описывающую практически все взаимодействия частиц в конечном состоянии в условиях сильного взаимодействия. В основе феноменологической теории - экспериментальные данные, полученные на коллайдерах ВЭПП-2000 (Россия), Belle II (Япония), BES III (Китай).

По словам Сальникова, разработанная в ИЯФ СО РАН концепция рассматривает не менее пяти разных процессов взаимодействий: протон-антипротон, лямбда-антилямбда, лямбда-С-антилямбда-C, D-мезон-анти-D-мезон, B-мезон-анти-B-мезон.

Предполагается, что на коллайдере ВЭПП-6, который планируется построить в ИЯФ СО РАН, исследования такого рода будут расширены.

При этом ученые ИЯФ СО РАН выяснили, что взаимодействие в конечном состоянии у заряженных и нейтральных частиц устроено по-разному, для заряженных мезонов присутствует кулоновское притяжение, которое влияет на корректное измерение массы этих частиц.

"В недавнем международном эксперименте Belle II, в котором ИЯФ СО РАН принимает участие, наши коллеги учли этот момент и, проведя сложную обработку данных, получили более точное измерение разницы масс заряженных и нейтральных B-мезонов", - отметил ученый.

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

Читайте также на Interfax-Russia.Ru:

• Ураза-байрам 2026: как праздновать, что можно и нельзя делать?
• Семена льна: польза и вред, как употреблять. Рецепты народной медицины
• Магний: для чего, формы, симптомы дефицита, продукты‑источники

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