​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
Сечение рождения пары пионов измерено на коллайдере ВЭПП-2000
Российский фонд фундаментальных исследований (rfbr.ru), 25/03/2021

Похожие новости

  • 15/02/2021

    Сдано в печать. Уникальные биоразлагаемые имплантаты изготовят на 3D-принтере

    Когда-то в деревнях пилили медный пятак и давали порошок травмированному человеку, чтобы кости у него быстрее срослись. С тех пор выяснилось, что «строительным материалом» для костей является не только и не столько медь.
    324
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    875
  • 02/03/2021

    Ученые НГТУ НЭТИ и ИХТТМ СО РАН создали стенд для испытаний деградации аккумуляторов электромобилей

    Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ создали лабораторную установку для испытаний литиевых аккумуляторов (ЛИА) для электромобилей с целью определения деградационной стойкости аккумуляторов.
    507
  • 11/02/2021

    И женское дело тоже: три истории новосибирских женщин-учёных

    ​​Возможность получать такое же образование, какое получают мужчины, у женщин появилась относительно недавно. В России, например, всего 103 года назад — после революции. Тем не менее женщины наукой всегда не просто интересовались, а двигали прогресс вперёд и совершали настоящие открытия.
    546
  • 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».
    2945
  • 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).
    1600
  • 08/04/2021

    Как реализуется глобальный проект - синхротрон СКИФ?

    Идет подготовка строительной площадки, создается цифровой двойник Флагман проекта — центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ), который возводят в наукограде Кольцово, планируется запустить в 2023 году.
    290
  • 06/04/2021

    В России разрабатывают гибрид ядерного и термоядерного реакторов

     Термоядерный компонент уникального гибридного реактора создали и испытали специалисты Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с другими российскими учеными. Разрабатываемая система, по словам авторов, объединит преимущества реакторов разных типов и будет отличаться безопасностью, экономностью и компактностью.
    326
  • 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»).
    432
  • 22/04/2021

    «Машина времени»: модернизированная установка позволит заглянуть в прошлое на миллионы лет

    Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) – сверхчувствительный метод изотопного анализа, при котором производится тщательная селекция атомов вещества с подсчётом интересующих нас изотопов. Метод позволяет с высокой точностью датировать археологические находки и геологические породы, изучать состав атмосферы и ткани живых организмов разных исторических периодов.
    456