16 апреля 2021

На Большом адронном коллайдере проведено первое измерение протонно-ядерной дифракции

Одна из двух стипендий имени В.М. Лобашева в 2021 году была присуждена старшему лаборанту Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Д.Е. Соснову за определяющий вклад в работу по измерению процессов протон-ядерной дифракции на Большом Адронном Коллайдере (БАК). Группа НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ, входящая в коллаборацию CMS (Компактный Мюонный Соленоид – один из экспериментов на БАК, открывший бозон Браута-Энглера-Хиггса Стандартной модели), представила первые измерения дифракционных процессов в соударениях протонов со свинцом на БАК при энергии соударения в триста раз превышающей энергию предыдущих исследований в 1991 г.

«С вводом в строй Большого Адронного Коллайдера появились уникальные возможности по изучению свойств рассеяния при ранее недостижимых энергиях», - объясняет Дмитрий Соснов. – «Однако до 2020 г. на БАК измерения дифракционных процессов проводились только в протон-протонных столкновениях. Наша работа посвящена изучению дифракционных столкновений протонов с тяжелыми ионами. Это поможет объяснить многие еще не до конца решенные проблемы современной физики элементарных частиц. Например, улучшить понимание взаимодействий космических лучей с земной атмосферой».

За динамику рассеяния частиц при высоких энергиях для всех видов процессов (упругих, неупругих и дифракционных) отвечает померон - объект с квантовыми числами вакуума, ответственный за передачу импульса между сталкивающимися частицами без изменения их квантовых чисел.

С введения в 1961 г. В.Н. Грибовым (создавшим знаменитую теоретическую школу ПИЯФ) фундаментального понятия померона фактически началось развитие теории рассеяния при высоких энергиях.

Именно помероны ответственны за динамику процессов при асимптотически высоких энергиях, в том числе, и за процессы дифракционного рассеяния частиц – столкновений, при которых передача импульса между сталкивающимися частицами гораздо меньше энергии соударения и при этом одна или обе сталкивающиеся частицы распадаются (диссоциируют) в дифракционные пучки, а квантовые числа образующихся дифракционных пучков частиц совпадают с квантовыми числами частиц до столкновения.

Полученные коллаборацией CMS результаты, где ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ сыграли ведущую роль, могут привести к пересмотру относительной роли померонов и фотонов в ультрапериферических соударениях частиц с тяжелыми ядрами при сверхвысоких энергиях.

Новейшие результаты дифракционного рассеяния протонов на ядрах должны также позволить улучшить понимание и моделирование процессов взаимодействия космических лучей сверхвысоких энергий, происходящих в атмосфере Земли. Это, в свою очередь, поможет пролить свет на процессы, происходившие в ранней Вселенной.

Петербургский институт ядерной физики имени Б.П.Константинова (ПИЯФ) был основан в 1956 году как филиал знаменитого Ленинградского физтеха и в 1971 году стал уже самостоятельным институтом, носящим имя своего основателя. В институте проводятся фундаментальные научные исследования в области физики элементарных частиц и высоких энергий, ядерной физики, физики конденсированных сред, молекулярной и радиационной биофизики. Кроме того, ведутся исследования в прикладных областях, где применение самых передовых научных решений приводит к принципиально новым разработкам в области приборостроения, медицины и экологии. В институте действуют три базовых экспериментальных установки - реакторы ПИК и ВВР-М и протонный ускоритель. В настоящее время ПИЯФ организационно подчинён Курчатовскому институту