​Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) с точностью 0,8% измерили сечение процесса электрон-позитронной аннигиляции в два пи-мезона (пиона) в области энергий до 1 ГэВ на коллайдере ВЭПП-2000. Полученные данные внесут свой вклад в решение одной из фундаментальных задач современной физики – измерения и сравнения с теоретическими расчетами значения аномального магнитного момента мюона. Это сравнение позволит сделать вывод о существовании отклонения от Стандартной модели. Результаты приняты к публикации в Journal of High Energy Physics. Работа поддержана грантами РФФИ 14-02-00129-а и 16-32-00542-мол_а. 

 
В настоящий момент наиболее полной теорией, которая описывает мир элементарных частиц, является Стандартная модель. Это устоявшаяся и самосогласованная конструкция, и её предсказания выполняются с огромной точностью. Однако физики уверены, что Стандартная модель лишь приближенно описывает наш мир, о чем свидетельствуют, например, астрофизические наблюдения.
Поэтому ученые ищут проявления Новой физики за пределами существующей теории. В лабораторных условиях проверить, существует ли Новая физика, можно в прецизионных экспериментах по изучению свойств элементарных частиц. 

 
Одну из наиболее интригующих несостыковок Стандартной модели, отличие между рассчитанным и измеренным значениями аномального магнитного момента мюона, ученые не могут объяснить более 10 лет. Величина аномального магнитного момента определяется так называемыми радиационными поправками, в которые вносит вклад рождение и уничтожение пар виртуальных частиц и античастиц любых, даже еще не открытых, типов. В Стандартной модели большинство вкладов в аномальный магнитный момент мюона вычисляются теоретически. Однако для расчета вклада рождения адронов требуются экспериментальные данные, которые можно получить только в экспериментах на коллайдерах. Именно этим заняты физики на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 в ИЯФ СО РАН.

«Для этих расчетов важно знать полное сечение аннигиляции электронов и позитронов в адроны, которое мы определяем как сумму сечений различных процессов, – пояснил заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Дружинин. – Аннигиляция – это процесс взаимного исчезновения одних частиц, в нашем случае, электронов и позитронов, с последующем рождением новых частиц, в обсуждаемом эксперименте – пи-мезонов. Самый большой вклад в полное сечение вносит как раз процесс аннигиляции в пару заряженных пи-плюс и пи-минус мезонов. Он же дает доминирующий вклад в ошибку расчета аномального магнитного момента мюона».
Чтобы разрешить загадку аномального магнитного момента мюона и понять, является ли она свидетельством существования Новой физики, нужно добиться максимальной точности в проводимых измерениях. Сечение рождения пары заряженных мезонов ранее измерялось в ИЯФ СО РАН на коллайдере ВЭПП-2М, кроме того, проводились измерения методом радиационного возврата на коллайдерах в Италии, США и Китае. Все эти эксперименты декларируют маленькую систематическую погрешность, меньше 1%, однако существенно расходятся между собой. Этот несоответствие как раз и предстоит разрешить физикам.

«Если сравнить зависимости сечения рождения пи-мезонов от энергии столкновения, измеренные в разных экспериментах, – прокомментировал Владимир Дружинин, – то разница достигает 5% и существенно больше объявленных систематических ошибок. Мы проводим новое измерение на ВЭПП-2000. В настоящий момент обработана часть накопленного материала с детектора СНД. Полученные данные хорошо согласуются с нашими старыми измерениями на ВЭПП-2М. Мы уже получили точность лучше 1% и сможем её улучшить. Кроме того, нужно получить независимые измерения со второго детектора, работающего на ВЭПП-2000, КМД-3. Это позволит отбросить ошибочные данные и, возможно, понять, в чем заключается причина расхождений между экспериментами».
Результаты были пВЭПП-2000Максим Кузинолучены группой сотрудников, работающих на детекторе СНД, а анализ данных выполнен младшим научным сотрудником ИЯФ СО РАН Андреем Купичем под руководством главного научного сотрудника ИЯФ СО РАН, доктора физико-математических наук Михаила Ачасова. 

 
Фото: ВЭПП-2000 (Максим Кузин)

Источники

Сечение рождения пары пионов измерено на коллайдере ВЭПП-2000
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 29/12/2020
Сечение рождения пары пионов измерено на коллайдере ВЭПП-2000
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 29/12/2020
Сечение рождения пары пионов измерено на коллайдере ВЭПП-2000
Научная Россия (scientificrussia.ru), 01/01/2021

Похожие новости

  • 11/11/2020

    Город учёных посреди сибирской тайги: фоторепортаж об Академгородке Новосибирска

    Новосибирский Академгородок известен далеко за пределами самого Новосибирска. Основанный в 1957, город ученых собрал на своей территории десятки научно-исследовательских институтов, за что одна из его улиц – проспект Академика Лаврентьева – внесена в Книгу рекордов Гиннеса как «самая умная улица в мире».
    1787
  • 30/09/2020

    Сибирские физики принимают участие в создании источника чистой и дешевой энергии

    В середине августа 2020 года весь мир узнал о начале сборки реактора ИТЭР — крупнейшего международного проекта современности, воплощении человеческой мечты о дешевой и экологически безопасной, или зеленой, энергии.
    588
  • 26/10/2020

    РФ поставит сверхпроводящий магнит на синхотрон в Британию в 2021 году

    ​Ученые Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН, который является одним из мировых лидеров в производстве техники для ускорительной физики, поставят сверхпроводящий магнит — ондулятор на источник синхротронного излучения Diamond Light Source в Великобританию в начале 2021 года.
    286
  • 29/12/2020

    Новосибирские физики продолжают работу над составляющими ИТЭР

    ​В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН идет работа над аппаратурой для экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor). Ученые создают боксы, в которых разместятся приборы для измерения параметров плазмы, а также камеры, которые фиксируют ее температуру.
    922
  • 01/03/2018

    Исследования группы российских ученых помогут при изучении новых полимерных материалов

    ​Ученые из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и  Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (НТЦУП РАН), подведомственных ФАНО России, совместно с коллегами из Российского университета дружбы народов (РУДН) провели серию экспериментов по исследованию термостимулированных поверхностных плазмон-поляритонов (ТППП).
    1498
  • 25/11/2020

    РАН, Росатом и Курчатовский институт будут совместно развивать термоядерные исследования

    ​Российская академия наук, НИЦ "Курчатовский институт" и Росатом будут совместно разрабатывать перспективные термоядерные и плазменные технологии и создавать образцы новой техники, сообщил ТАСС директор направления научно-технических исследований и разработок госкорпорации "Росатом" Виктор Ильгисонис.
    313
  • 30/01/2019

    «Ядерная» лучевая диагностика дает «молекулярные» изображения патологических очагов

    Слово «ядерная» в приложении к чему-либо обычного человека всегда настораживает. И диагностическая ядерная медицина в этом смысле не исключение. Автор этой статьи, не медик, но научный сотрудник с физическим образованием, следит за развитием этой активно развивающейся области современного здравоохранения в силу своих научных интересов, связанных с математическим моделированием.
    1378
  • 18/06/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: ториевый реактор, циркониевая керамика и скаффолды, покрытые пленкой оксида графена

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за май. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 38, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,507.
    625
  • 03/12/2020

    Международные эксперты оценили проект ЦКП «СКИФ»

    ​​В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) прошло очередное заседание научно-координационного совета Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (НКС ЦКП «СКИФ»).
    318
  • 20/11/2020

    Что известно о российском синхротроне СКИФ

    Сибири снова нужны молодые физики. Вокруг суперсовременного синхротрона СКИФ для них построят деревню - с зелеными технологиями и свободой творчества. Сосновая аллея, высокие ступени - из бесчисленных институтов новосибирского Академгородка самое парадное крыльцо у Института ядерной физики, знаменитого ИЯФа.
    717