Інновації в сфері охорони здоров’я — починається ера інженерної біології

В прискорювачі заряджених частинок Великому адронному колайдері (ВАК) фізики, ймовірно, натрапили на слід одерона – через 40 років пошуків.
Досі існування цієї квантової частинки обґрунтовували лише теоретично. Вона виникає, коли протони стикаються і обмінюються непарною кількістю глюонов замість парної. Дані детектора TOTEM, що на БАК, свідчать такі одероны виникають при високих енергетичних зіткненнях.
У світі елементарних частинок існують не тільки справжні частинки, як кварки, протони або електрони, а й квазічастинки. Вони являють собою поєднання маленьких частинок, які поводяться як злитки: на короткий час вони володіють загальною масою, енергією або довжиною хвиль і на певний імпульс реагують як одна частинка. До таких квазичастицам відносяться, зокрема, короткочасні пари з частинки і її античастинки, як ферміонів Майорани або квантові краплі в напівпровіднику.
Тепер фізики в CERN (Європейська організація з ядерних досліджень, CERN) напали на слід ще одного квазічастинки – одерона. Він виникає, коли протони стикаються, але не руйнуються повністю. При цьому вони взаємодіють, і протони обмінюються глюонами – частинками, які набирають сильна взаємодія.
«Протони взаємодіють як два автотранспортера під час нещасного випадку на трасі, – пояснив Тімоті Рабен (Timothy Raben) з Канзаського університету. – Коли вантажівки стикаються, то сильно руйнуються, але авто, прикріплені до них, викидає». У разі протоновой колізії досі спостерігали тільки парну кількість елементів, яких викидало – мова йде про глюони.
Однак вже більше 40 років фізики припускають, що має відбуватися взаємодія з непарною кількістю глюонов. Враховуючи те, що ці глюони разом ведуть себе як одна частинка, їх назвали одероном (від англійського «odd» – «непара»). «З 70-их роках ХХ століття ми їх шукали», – сказав Крістоф Ройон (Christophe Royon), колега Рабена. Однак потужності прискорювача частинок не вистачало, щоб виявити одерони. Досі.
Після другого запуску Великого адронного колайдера в ЦЕРН протони можуть ударятися один в одного з енергією 13 тев. Більшість колізій призводять до руйнування протонів, однак детектор TOTEM на БАК призначений для перехоплення протонів, які пережили ці зіткнення.
Детектор TOTEM не може безпосередньо довести існування одеронов. Проте існують певні особливості випромінювання, що засвідчують їх існування. «Коли має місце дійсно висока енергія, то залишається сигнатура, яку можна виміряти», – пояснив Рабен. Власне цю сигнатуру змогли зафіксувати фізики завдяки експериментам на TOTEM.
Вчені пояснюють: у даних другого запуску існують докази того, що при зіткненні протонів змінюється непарне число глюонов. «Ми отримали показники, які не сумісні з моделлю парної кількості глюонов», – повідомив Ройон. Він пояснив, що для цього вирішальним був так званий параметр Rho – величина, яку визначають на підставі поведінки сигнатур під час зіткнення різних енергій.
«Так ми, мабуть, вперше спостерігали обмін непарною кількістю глюонов, – сказав Ройон. – Результати, отримані на підставі даних TOTEM, підходять до теоретичної моделі обміну трьома безбарвними глюонами у сплутаному стані». Але мова може йти і про п’ять, сім і навіть більше глюонов, якими обмінялися.
Дані ще не досить однозначні, щоб офіційно говорити про відкриття або доказ. Але якщо існування одеронов підтвердиться, тоді це дасть цінні свідчення про субатомному взаємодія. «Це не спростовує всю стандартну модель, – зазначає Рабен. – Але досі ще існують її недосліджені ділянки, і наше дослідження могло б пролити світло на одну з них».