Появляются первые комментарии теоретиков про недавнее открытие CMS

Неделю назад было обнародовано первое нетривиальное наблюдение, сделанное на Большом адронном коллайдере, — открытие дальних корреляций в протонных столкновениях. Похожее явление наблюдалось раньше в столкновениях тяжелых ядер, и ему теоретики уже предложили свои объяснения. Но тот факт, что оно при высоких энергиях начало проступать и в столкновении протонов (казалось бы, более простых и более изученных объектов!), оказался для них если и не неожиданным, то по крайней мере неочевидным.

Тем не менее за прошедшие дни в архиве электронных препринтов появилось уже три статьи, в которых утверждается, что ничего принципиально нового в этом явлении нет и что оно лишь отражает универсальные особенности того состояния сильновзаимодействующей материи, которое образуется сразу после соударений протонов. Так, буквально на следующий день после публикации экспериментальных данных свою короткую заметку (arXiv:4635) выложил Эдуард Шуряк, известный специалист по физике столкновений ультрарелятивистских ядер. Он подчеркивает, что если пытаться объяснить это явление через трубки силовых полей (см. пояснения в конце нашей новости), то необходимо предположить наличие некой «взрывной сердцевины», которая тоже образуется в столкновении протонов и которая разметает эти силовые трубки в стороны. Такой механизм, по-видимому, работает в ядерных столкновениях; ожидалось, что он при достаточно большой энергии заработает и в соударениях протонов, но конкретных предсказаний никто не давал.

Более подробный анализ содержится в статье arXiv:1009.5295 за авторством целого коллектива теоретиков, разрабатывающих модель «конденсата цветового стекла» (color glass condensate) — подхода к описанию сильного взаимодействия в условии высоких плотностей. (Глазма, про которую шла речь в нашей новости, — одно из явлений, возникающих в этом подходе.) В этой статье были предъявлены расчеты корреляций, и их результаты очень напоминают то, что наблюдал детектор CMS. В частности, эти корреляции становятся сильнее при умеренно большом поперечном импульсе (в области нескольких ГэВ) и уменьшаются с его ростом. Условно говоря, частицы со слишком большим поперечным импульсом «выпадают» из насыщенного состояния и теряют свою скоррелированность с другими частицами.

Наконец, свой оригинальный взгляд на ситуацию описывают в статье arXiv:1009.5229 физики из Протвино. В случае ядер, на их взгляд, ключевым является вращение, которое горячий комок материи совершает при неполностью центральном столкновении ядер. Это вращение может породить коллективные эффекты, одним из которых и являются дальние корреляции. Такой эффект может, по мнению авторов, сработать и для протонных столкновений.

Так или иначе, ситуация будет эволюционировать в ближайшее время, когда начнут появляться более подробные данные. Во-первых, при увеличении статистики эффект должен стать заметнее. Во-вторых, экспериментаторы должны рассказать, что именно за частицы ответственны за формирование «хребта» на диаграмме и отличается ли их набор от всей массы родившихся адронов. Кроме того, интересные результаты может дать и более тонкий анализ данных — например, изучение многочастичных корреляций. И в-третьих, специалисты по моделированию столкновений должны прояснить вопрос, действительно ли этот эффект нов — то есть действительно ли «стандартное» численное моделирование неспособно его воспроизвести.