Коллаборация CMS видит корреляции в протон-ядерных столкновениях
Пару лет назад, когда Большой адронный коллайдер только набирал обороты и никаких особых открытий от него не ждали, коллаборация CMS опубликовала первый неожиданный результат: обнаружение необычных корреляций в рождении частиц (подробности см. в нашей новости Детектор CMS обнаружил необычные корреляции частиц). В ядерных столкновениях такие корреляции были известны достаточно давно, и теория сильных взаимодействий давала им естественное объяснение, но мало кто ожидал их увидеть в протонных соударениях. После появления данных CMS теоретики взялись за работу и предложили сразу несколько возможных объяснений этого эффекта. Какое именно объяснение более адекватно — трудно сказать на основе лишь одного набора данных, для этого требуются новые эксперименты с иными кинематическими параметрами. Описание этой ситуации по состоянию на лето 2012 года см. в обзорной статье.
В сентябре этого года состоялся короткий сеанс работы коллайдера в новом режиме, при котором сталкивались протоны с ядрами свинца. Детектор CMS тоже следил за этими столкновениями и успел набрать примерно два миллиона таких событий. Этого оказалось достаточно для проверки упомянутых корреляций, и на днях вышла статья CMS с результатами измерений.
Оказалось, что корреляции наблюдаются и в таких несимметричных столкновениях, причем они усилились примерно в 4 раза по сравнению с чисто протонным случаем. В принципе, такое поведение было ожидаемо, но при попытке сравнить данные с результатами двух теоретических расчетов согласия получено не было. По-видимому, сейчас от теоретиков, занимающихся этой проблемой, потребуется провести детальное вычислений корреляций и затем сравнить их с данными CMS.
Это сравнение должно приблизить физиков к пониманию того, как происходит многочастичное рождение адронов в столкновениях сверхвысокой энергии. В частности, очень интересно будет понять, когда и как при постепенном увеличении количества рожденных частиц столкновение начинает порождать кварк-глюонную плазму.
-
-
Качественная картинка такая. Эти корреляции должны возникать из-за неоднородностей начального состояния, т.е. зачатки их должны были существовать в первые мгновения после столкновения, когда еще частицы не народились и не начали разлетаться. Поперечный размер этих неоднородностей не может быть слишком мелким, меньше размера протона, но ненамного. В импульсном представлении они отвечают поперечным импульсам порядка 1 ГэВ. Т.е. такие вылетающие частицы имеют шанс «помнить» о исходной корреляции.
Частицы же с поперечным импульсом, скажем, в десятки ГэВ явно получаются из жесткого _локального_ столкновения. Для того, чтобы вылетели две частицы с такими поперечными импульсами в одинаковый угол phi, но в сильно разные углы theta, нужно, чтобы они родились в двух разных независимых локальные столкновениях, и потому никакой корреляции между ними не ожидается.
Но это всё только очень общие ожидания. Нужно продемонстрировать, что такой механизм действительно работает и описать его в деталях, и вот тут никакого консенсуса пока нет.
-
Новости науки: физика
