Коллаборация TOTEM опубликовала результаты по дифракционным процессам

Список научных задач коллайдера включает в себя не только «громкие» вопросы, но и более приземленные задачи из физики сильных взаимодействий. Пример того, какие здесь бывают измерения и какие они дают результаты, см. в недавней новости Детектор ALICE изучает тонкие эффекты в рождении адронов. На днях в архиве е-принтов появилась статья с новыми результатами коллаборации TOTEM, касающимися измерений дифракционных процессов на LHC.

Детектор TOTEM — это один из маленьких и очень специфических детекторов, установленных на Большом адронном коллайдере. Он изучает столкновение протонов, которое приводит к едва заметному их отклонению или к рождению частиц под очень маленькими углами к оси столкновения, почти что вперед. Обычные детекторы эти частицы поймать не могут, и именно для их поимки на LHC установлены были так называемые детекторы Roman-pots: TOTEM и некоторые другие установки.

С точки зрения физики, в подобных процессах открывается дополнительная грань физики сильных взаимодействий, которая не видна в жестких столкновениях кварков или глюонов. Эти процессы называются дифракционными, потому что они во многом напоминают дифракцию света, только здесь она происходит не со светом, а с самими протонами или другими частицами. Рассказы о некоторых возникающих тут явлениях можно найти в сообщении «Дифракция в физике элементарных частиц» (рассказ первый, рассказ второй).

Два года назад мы рассказывали про выполненное детектором TOTEM измерение упругого рассеяния протонов — когда протоны не разрушаются, а выживают и лишь чуть-чуть отклоняются на маленькие углы.

Нынешнее измерение касается схожего процесса — в нём сталкивающиеся протоны «слегка задевают» друг друга, разваливаются на наборы из небольшого числа частиц, но эти наборы летят компактными группами почти вперед. Такие события называются «дважды дифракционными», потому что дифракционные эффекты проявляются два раза, в каждом из протонов.

Благодаря рекордным энергиям протонов на LHC, TOTEM смог измерить сечение этого процесса в режиме, недоступном прошлым экспериментам. Оно примерно согласуется с теоретическими ожиданиями; полученные числа лежат между предсказаниями двух программ моделирования. Эти данные позволяют теперь физикам уточнить описание протонов при высоких энергиях и картину того, что с ними происходит при подобных столкновениях.