Исследования на проектируемом в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ, Новосибирск) электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-6 помогут уточнить механизмы сильного взаимодействия, удерживающего протоны и нейтроны в атомном ядре и кварки внутри самих протонов и нейтронов, а также других составных частиц, считает замдиректора ИЯФ Иван Логашенко.
"На самом базовом уровне мы понимаем, как сильное взаимодействие устроено. Но в природе напрямую увидеть его "кирпичики" невозможно, мы видим уже готовые частицы, являющиеся замкнутыми объектами, снаружи которых сильного взаимодействия почти нет", - сказал ученый "Интерфаксу".
Теория сильного взаимодействия, квантовая хромодинамика, постулирует, что кварки, 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. Получаются, соответственно, мезоны или барионы, отметил Логашенко.
Однако могут образовываться и более сложные комбинации из четырех или пяти кварков - тетра- и пентакварки.
"Мы точно не знаем, как эти тетра- и пента-кварки устроены. Они могут быть тем, что называется "молекулой": два мезона притягиваются друг к другу, как два атома в обычной молекуле, только за счет сильного взаимодействия, а не электромагнитного. И размер такой "молекулы" в 10 тыс. раз меньше, чем обычной. Есть и другие варианты: когда четыре кварка напрямую притягиваются друг к другу, не объединяясь в мезоны. И свойства таких многокварковых структур будут отличаться", - сказал замдиректора ИЯФ.
По его словам, еще одним экзотическим вариантом, который можно найти при экспериментах на энергиях проектируемого ВЭПП-6 - частица, в которой вообще кварков нет - глюбол, который состоит только из поля сильного взаимодействия.
Логашенко пояснил, что экзотические частицы можно получить, изучая J/y (джей-пси) мезон, особенность которого состоит в том, что при его распаде реализуются разные маловероятные сценарии.
"ВЭПП-6 станет настоящей фабрикой J/y-мезонов, будет производить их на порядок больше, чем самая производительная установка, действующая сегодня в Китае", - подчеркнул ученый.
Кроме того, на действующем коллайдере ВЭПП-2000 в ИЯФ продолжатся измерения внутренней структуры нейтронов, добавил он.
"Конечно, мы хотим понять, как устроены протон и нейтрон, потому что это основные "кирпичики" всего мира. Когда идут эксперименты на Большом адронном коллайдере, например, на гораздо больших энергиях, они начинается со столкновения протонов. А чтобы понимать, как они сталкиваются, надо хорошо понимать, как они устроены. Очень большие усилия физиков во всем мире направлены на понимание структуры протона и нейтрона", - сказал собеседник агентства.
На российском коллайдере NICA детектор SPD, который будет запущен на втором этапе создания установки, также займется изучением структуры протона.
"На ВЭПП-2000 мы можем делать некоторые измерения с нейтронами, которые не могут делать другие. С протоном проще - это заряженная частица, которую можно разогнать и как-то ей манипулировать, а управлять нейтронами довольно сложно. У нас есть особая ниша, наше конкурентное преимущество - мы можем рождать пары нейтрона и антинейтрона (а также протона и антипротона) на пороге, когда энергии сталкивающихся электрона и позитрона едва хватает для их рождения", - отметил Логашенко.
Ранее сообщалось, что в ИЯФ начали проектировать новый электрон-позитронный коллайдер с энергией пучка от 1 до 2,2 гигаэлектрон-вольт, светимость которого (количество рождений элементарных частиц при столкновении пучков электронов и позитронов) будет на порядок выше, чем достигнутая ранее. Стоимость коллайдера в нынешних ценах - более 23 млрд рублей, проектирование займет до трех лет.
В ИЯФ в настоящее время работают два электрон-позитронных коллайдера: ВЭПП-4М и ВЭПП-2000.
Также сообщалось, что ученые ИЯФ повысили точность измерения структуры нейтронов и антинейтронов в ходе экспериментов на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 со сферическим нейтральным детектором вдвое.