В эксперименте ALICE впервые изучено взаимодействие между протонами и гиперонами

Международная исследовательская группа, в которую входят ученые Курчатовского института, получила результат мирового уровня в ходе эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере. Специалистам удалось измерить параметры взаимодействия между стабильными и нестабильными частицами — протонами и гиперонами.  Полученные данные имеют фундаментальное значение для космологии. Они могут, в том числе, помочь объяснить устройство нейтронных звезд. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature.

Гипероны — вид барионов, имеющих в своем составе так называемый странный кварк. Они отличаются от большинства других барионов коротким временем жизни, которое составляет миллиардные доли секунды. Эта особенность делает изучение взаимодействий таких частиц сложнейшей задачей.

"Невозможно напрямую провести эксперименты по рассеянию гиперонов. Требуется сначала создать условия, в которых бы рождались эти короткоживущие частицы. Реализовать это возможно, например, в эксперименте ALICE на Большом адронном коллайдере, — отметил начальник лаборатории кварковой материи Курчатовского ядерно-физического комплекса Дмитрий Блау. — В этом эксперименте для измерения взаимодействия гиперонов с протонами был разработан и применен метод, основанный на технике интерферометрии". Ученый пояснил, что изначально этот подход использовали для измерения размеров звезд. Позже его стали применять в физике высоких энергий, и за ним закрепилось название фемтоскопия, поскольку размер изучаемых объектов соответствовал фемтометрам. В данной работе специалистам удалось заново переосмыслить этот метод и адаптировать его для измерения параметров взаимодействия между барионами, рождающимися в процессе столкновения высокоэнергетических частиц.

В ходе эксперимента на Большом адронном коллайдере протоны разгоняли до максимально достижимой на данный момент энергии, равной 13 ТэВ. В результате их столкновений рождались новые частицы – вторичные протоны и гипероны. С помощью фемтоскопии исследователи изучили взаимодействие протонов с наиболее редкими разновидностями гиперонов, которые состоят из двух и даже трех странных кварков.

"Мы сравнили результаты, полученные в эксперименте ALICE, с расчетами, проведенными на суперкомпьютере. Общая картина взаимодействия протона и кси-гиперона совпала с предсказаниями теоретической модели. Это дополнительно подтверждает надежность метода фемтоскопии для исследования процессов, происходящих на субатомном уровне", — прокомментировал старший научный сотрудник лаборатории физики сверхплотной барионной материи НИЦ "Курчатовский институт" — ИТЭФ Сергей Киселев. Новый подход, разработанный учеными, открывает целое направление в физике высоких энергий.

В работе наряду с зарубежными коллегами приняли участие специалисты НИЦ "Курчатовский институт", НИЦ "Курчатовский институт" — ПИЯФ, НИЦ "Курчатовский институт" — ИТЭФ, НИЦ "Курчатовский институт" — ИФВЭ, ОИЯИ, СПбГУ, ИЯИ РАН, РФЯЦ ВНИИЭФ, НИЯУ МИФИ и БИЯФ СО РАН.