Один из авторов исследования, научный сотрудник ИЯФ СО РАН, старший преподаватель кафедры теоретической физики ФФ НГУ Леонид Кардапольцев рассказывает о поиске распада эта-штрих-мезона на электрон и позитрон и результатах коллективной работы.
— Взаимодействие элементарных частиц позволяет судить о том, как себя ведет природа на очень малых расстояниях. К примеру, эта-штрих-мезон — частица нестабильная, живет недолго, распадается быстро. У нее много различных мод (видов — прим.) распадов. При распаде эта-штрих-мезона выбор моды происходит случайным образом. У каждой моды распада есть своя вероятность, ее можно измерить, — объясняет Леонид Кардапольцев.
Мезоны — связанные состояния кварка и антикварка. Мезоны имеют барионное число B = 0 и целый (в том числе и нулевой) спин, т. е. являются бозонами. Эта-мезоны (эта-ноль-мезон η и эта-штрих-мезон η′) — нейтральные частицы с изотопическим спином 0, имеющие скрытую странность.
Ученые взялись измерить распад эта-штрих-мезона (η′) на электрон-позитронную пару (e+e-). Эксперимент проводился ученными на коллайдере ВЭПП-2000, созданном в ИЯФ СО РАН, процессы регистрировались Сферическим нейтральным детектором (СНД). По словам Леонида Кардапольцева, преимущество изучения распадов на электрон-позитронные пары заключается в том, что дает возможность исследовать взаимодействие η′ с фотонами:
— В распаде эта-штрих-мезона на электрон-позитронную пару часть процесса описывается электромагнитным взаимодействием и может быть точно вычислена, а другая часть, «сильная», взаимодействие эта-штрих-мезона с парой виртуальных фотонов описывается так называемым форм-фактором. Измерив вероятность распада η′ в e+e-, можно измерить и величину этого форм-фактора. Его изучение важно как для понимания внутренней структуры эта-штрих-мезона, так и для уточнения вкладов в аномальный магнитный момент мюона за счет процессов рассеяния света на свете.
Леонид Кардапольцев отмечает, что для измерения очень маленьких величин, какую представляет собой вероятность распада η′ на электрон-позитронные пары, можно идти разными путями:
— Наиболее очевидный вариант — использовать реакцию, в которой рождается эта-штрих-мезон, накопить побольше статистики и искать распады на электрон-позитронную пару. Другой вариант — использовать обратную реакцию, когда электрон с позитроном аннигилируют в эта-штрих-мезон. В такой постановке эксперимента удается сильно уменьшить количество фона от других процессов, что естественно сильно улучшает точность измерения.
Исследователь подчеркивает, что, несмотря на отсутствие «сенсационных» результатов, эксперимент имеет важное значение для дальнейшей работы специалистов из ИЯФ СО РАН и НГУ:
— Самое главное, что нам удалось, это продемонстрировать практически нулевой уровень фона к изучаемому процессу, высокую чувствительность метода. Всего за две недели работы коллайдера ВЭПП-2000 на энергии, равной массе эта-штрих-мезона, удалось понизить верхний предел на вероятность распада η′ в e+e- примерно в пятьдесят раз. Стоит отметить, что одной из важных систем, обеспечивающих такую чувствительность, является система измерения энергии пучков в коллайдере. В ее создании очень важную роль сыграл Новосибирский государственный университет.
Статья Search for the η′ →e+e- decay with the SND detector опубликована в журнале Physical Review D — Particles, Fields, Gravitation and Cosmology. Доклад об исследовании был представлен на международной конференции Phi to Psi 2015 в Китае.
Анастасия Аникина
.jpg "Ученый НГУ наблюдал полное солнечное затмение в штате Индиана")