В Новосибирске ученые-физики наблюдали рождение частицы в электрон-позитронной аннигиляции

Ученые Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН впервые наблюдали в эксперименте процесс прямого рождения псевдовекторной частицы f1(1285) на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 с детектором СНД. Подобные процессы в электрон-позитронных столкновениях проходят через двухфотонное промежуточное состояние с виртуальными фотонами и сильно подавлены, поэтому являются редкими и ранее никем не наблюдались.

Результаты согласуются с предсказаниями теоретиков, статья об эксперименте опубликована в журнале Physics Letters B, сообщила р уководит ель пресс-службы Института ядерной физики СО РАН Алла Сковородина .

При низких энергиях основным механизмом рождения адронов в процессе электрон-позитронной аннигиляции (взаимном исчезновении с последующим рождением новых частиц) является переход через один виртуальный фотон.

"Это доминирующий механизм образования адронов. Адроны рождаются в векторном состоянии с квантовыми числами фотона. Однако возможна реакция, когда переход к кваркам происходит не через один виртуальный фотон, а через два. В этом случае может рождаться частица с другими квантовыми числами, например, псевдовекторная или тензорная. Наблюдаемый нами процесс прямого рождения псевдовекторной частицы f1(1285), как раз этот случай, – рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Дружинин . - Но эти реакции подавлены в 10 тысяч раз и наблюдать их очень непросто. До сих пор на встречных электрон-позитронных пучках наблюдалось прямое рождение только векторных частиц. Благодаря высокой светимости коллайдера ВЭПП-2000 в эксперименте с детектором СНД мы смогли выйти на уровень чувствительности достаточный, чтобы увидеть процесс рождения резонанса f1(1285)".

В результате эксперимента специалисты ИЯФ СО РАН зарегистрировали два события процесса электрон-позитронной аннигиляции в частицу f1(1285) с ее последующим распадом на эта-мезон и два нейтральных пи-мезона и далее на шесть гамма-квантов. Сечение рождения f1(1285) пропорционально вероятности обратного процесса, распада f1(1285) ? e+e-.

Обнаруженные события соответствуют вероятности этого распада на уровне 5?10-9. Мезон f1(1285) - это возбужденное состояние "атома", состоящего из легких (u или d) кварка и антикварка. Его свойства неплохо исследованы экспериментально. Основываясь на экспериментальных данных теоретики ИЯФ построили модель взаимодействия f1(1285)-мезона с фотонами и предсказали вероятность его распада на пару электрон-позитрон. Предсказание и измерение, выполненные в ИЯФ СО РАН, находятся в хорошем согласии.

Одним из направлений поиска физики за рамками Стандартной модели (Новой физики) является измерение аномального магнитного момента мюона и его сравнение с теоретическими расчетами. Величина этого параметра складывается из суммы электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. Вклад первых двух с высокой точностью рассчитывается теоретически, а большую часть вклада сильных можно узнать из экспериментальных данных по электрон-позитронной аннигиляции в адроны. Измерение сечения этого процесса - одна из основных задач, которые решают физики ИЯФ на коллайдере ВЭПП-2000.

"Существует еще один небольшой адронный вклад в аномальный магнитный момент мюона, связанный с процессом рассеяния света на свете. Этот вклад рассчитывается с помощью феноменологических моделей и имеет большую погрешность, которая с увеличением точности экспериментов может стать доминирующей. Для уточнения и проверки теоретических моделей нужны данные по двухфотонным процессам, в частности, по прямому рождению f1(1285)", - добавляет Владимир Дружинин .