В новосибирском Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН в ходе плановых экспериментов по физике элементарных частиц на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 достигнут режим работы, при котором началось массовое рождение антинуклонов.
Эксперименты, проходящие на коллайдере, помогают уточнить некоторые положения стандартной модели. Стандартной моделью сегодня принято называть наиболее распространенную теорию, отражающую наши представления об исходном материале, из которого изначально построена Вселенная. Она же описывает, как именно материя образуется из этих базовых компонентов, силы и механизмы взаимодействия между ними. В экспериментах на встречных электрон-позитронных пучках антинуклоны, представленные антипротонами и антинейтронами, рождаются в парах со своими частицами-партнерами — протонами и нейтронами. Как можно вспомнить из школьного курса физики, именно из последних состоит атомное ядро. ВЭПП- 2000 относится к циклическим коллайдерам, то есть пучки частиц летают в нем по замкнутой орбите.
— Сами пучки направлены навстречу друг другу и в каждом их них по нескольку миллиардов электронов и позитронов, — объясняет ведущий сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук, доцент Иван Борисович Логашенко. — С какой-то вероятностью один электрон найдет один позитрон, они столкнуться и проаннигилируют — грубо говоря, исчезнут.
При этом получается так, что энергия осталась, а ничего больше нет, .jpg "Рождение протон-антипротона")
и из этого «облака» энергии может родиться что-то другое. В данном случае родились протон-антипротон. В детекторе мы видим, как эти частицы вылетели из «облака».
— Благодаря подобным процессам мы можем изучать структуру протонов и антипротонов, — говорит главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Геннадий Васильевич Федотович. — Эти частицы известны давно, уникальность же нашей установки в том, что рождение происходит в областях малой энергии, в которых до нас никто не работал. Это явление называется рождением частицы на пороге: чуть меньше энергии и уже ничего не образуется.
Сейчас достигнута проектная энергия ВЭПП 2000 — 1 ГэВ в пучке. И применен новый подход к столкновению электронных и позитронных сгустков — круглые пучки. .jpg "Геннадий Федотович и один из молодых сотрудников ИЯФ, работающих на ВЭПП 2000")
— В циклических ускорителях пучки летают по кругу, — рассказывает И. Б. Логашенко. — Обычно пучок очень длинный (в нашем случае - 3 сантиметра в каждую сторону), очень тонкий в вертикальном направлении — несколько микрон — и относительно широкий в горизонтальном, то есть длинный и плоский, как линейка. А в этом ускорителе смогли сделать пучок, который похож не на линейку, а на карандаш. Частицы сжимаются в меньшем объеме, и в таком случае электрону легче найти позитрон, следственно, повышается производительность. Работа установки стоит дорого, поэтому важно, чтобы в единицу времени можно было наблюдать больше интересных событий.
Эксперимент идет круглосуточно, ведь установка достаточно большая, в ней есть несколько устройств, работающих с жидким гелием, за условиями нужно постоянно вести наблюдение. Полностью остановить коллайдер, чтобы выключить свет и уйти из зала, можно только за несколько дней. На ВЭПП-2000 работают два детектора: криогенный магнитный детектор (КМД) и сферический нейтральный детектор (СНД), которые фиксируют события. За одну секунду происходит до 1000 событий. Затем эти данные анализируются и отбираются интересные для физиков явления, например, такие, как рождение протона и антипротона или нейтрона и антинейтрона.
Юлия Позднякова
