На БАКе, возможно, получили неуловимую квазичастицу

Близкое прохождение протонов в экспериментальной установке TOTEM породило нечетное количество глюонов, что может объясняться присутствием предсказанной еще в 1970-е годы частицы — оддерона. 

Группа специалистов по физике высоких энергий обнаружила в результатах экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) возможное свидетельство существования оддерона — субатомной квазичастицы, предсказанной в начале семидесятых. Две статьи с доказательством существования оддерона опубликованы в репозиториях препринтов arXiv и в собственной библиотеке CERN и готовятся к публикации в рецензируемых журналах.

В тоннеле с длиной окружности 26,7 на территории Швейцарии и Франции физики разгоняют до скоростей, близких к скорости света, и сталкивают адроны — элементарные частицы, из некоторых типов которых состоят, кроме прочего, протоны и нейтроны. При их столкновениях рождаются и мгновенно перестают существовать другие частицы. Исследуя поведение этих короткоживущих частиц и характер их движения, физики все больше узнают о природе материи. Эксперименты на БАКе позволили в 2012 году доказать существование бозона Хиггса.

Иногда сталкивающиеся адроны — в данном случае протоны — обмениваются глюонами — частицами, которыми главные составляющие протонов, кварки, скреплены друг с другом. «Взаимодействие протонов похоже на столкновение грузовиков-автовозов: после аварии мы найдем рядом друг с другом автовозы, а вот машины, которые они везли, будут раскиданы повсюду и уже не будут внутри автовозов», – поясняет Тимоти Рабен (Timothy Raben), физик-теоретик из Университета Канзаса и один из авторов работы. Кроме того, поскольку мы пытаемся рассказать о квантовом мире, вокруг из ниоткуда появляются новые автомобили: энергия столкновения принимает форму новых частиц.

На БАКе действует семь экспериментальных установок. На одной из них, TOTEM-е, изучают события, происходящие при близких пролетах без столкновений: протоны остаются целыми и невредимыми, но немного меняют свою энергию, а иногда еще и обмениваются глюонами. До сих пор на TOTEM-е ученые наблюдали четное количество глюонов. В этот раз число глюонов оказалось нечетным.

Электронные сигнатуры частиц, выделившиеся при столкновении, невозможно объяснить расчетами, предполагающими выделение четного числа глюонов: на каждый протон их должно было быть три, пять, семь или больше. Объяснить нечетное число глюонов можно действием оддеронов. Существование оддерона не противоречит Стандартной модели и подтверждается теоретическими расчетами, однако до сих пор не было подтверждено экспериментально. Получить нечетное количество глюонов (и, возможно, оддероны) удалось благодаря огромной энергии столкновения — 13 тЭв, впервые достигнутой только два года назад.