В январе 2023 года в журнале Physical Review C опубликована статья «Resonant behavior of the pp→{pp}_sπ⁰ reaction at the energy √s=2.65 GeV» [Phys. Rev. C 107, 015202] ученых Объединенного института. В своей работе авторы сообщают о первом наблюдении пика при кинетической энергии протонов 1.9 ГэВ (√s=2.65 ГэВ) в энергетической зависимости реакции pp→{pp}_sπ⁰. Полученный результат указывает на возбуждение нового, изовекторного резонансного состояния D(2650), которое может являться дибарионом, состоящим из двух возбужденных барионов Δ(1232) и N*(1440).

Авторы работы – сотрудники Лаборатории ядерных проблем Дмитрий Цирков, Бота Баймурзинова, Владимир Комаров, Анатолий Куликов, Айнур Кунсафина, Владимир Курбатов, Жанибек Курманалиев и Юрий Узиков. Свой результат ученые получили в ходе анализа экспериментальных данных, полученных c их участием на установке ANKE ускорителя COSY в Юлихе (Германия).

Схема спектрометра ANKE ©️ Physical Review C

В физике адронов теория сильных взаимодействий допускает, наряду с барионами и мезонами, существование квази-связанных систем, называемых в литературе дибарионными резонансами. Дибарионные резонансы должны проявляться в виде пиков в сечениях взаимодействия двух барионов, при столкновении изначально находящихся в своих основных внутренних состояниях.

В одном подходе, кварковом, дибарионные резонансы рассматриваются как экзотические шестикварковые состояния. В другом, мезон-барионном, — как возбужденные состояния из обычных трехкварковых барионов, которые могут находиться как в основном, так и в известных возбужденных внутренних состояниях.

Поиск этих систем в экспериментах продолжается (с переменным успехом) более 50 лет. По словам авторов работы, в настоящее время наиболее реальным кандидатом на роль дибарионного резонанса с нулевой странностью в литературе рассматривается изоскалярный резонанс в системе протон-нейтрон с инвариантной массой 2380 МэВ и шириной 70 МэВ, обнаруженный в полном сечении реакции pn→dπ⁰π⁰ коллаборацией WASA@COSY. В теоретической интерпретации этого состояния в рамках кварковых и адронных моделей это либо квантовая суперпозиция двух Δ(1232) изобар и шестикварковой компоненты, образующая дибарион как экзотическое связанное состояние, либо квази-связанное состояние обычных адронов, например, в системе Δ(1232)πN.

Недавняя публикация в Physical Review C уже не первая работа физиков Лаборатории ядерных проблем по тематике дибарионных резонансов. В 2018 году в работе главного научного сотрудника ЛЯП Владимира Комарова и др. [Eur.Phys.J.A 54 (2018) 206] специалисты ОИЯИ обнаружили резонансное поведение сечения реакции pd→pdππ, которое было интерпретировано как возбуждение дейтрона в дибарионный резонанс D(2380), ранее открытый коллаборацией WASA@COSY в другой реакции.

Дальнейшее изучение дибарионных резонансов требует новых экспериментальных данных.

Для решения вопроса о природе дибарионного резонанса и его внутренней структуре принципиально важно получить новую экспериментальную информацию об этом и других аналогичных состояниях. Поэтому физики ЛЯП проанализировали экспериментальные данные, полученные c их участием на установке ANKE ускорителя COSY в Юлихе (Германия) в pp- и pd-взаимодействиях при энергии протонов 0.8-2.9 ГэВ.