Женева, 11 февраля 2015г. В статье, опубликованной вчера в журнале Physical Review Letters эксперимент COMPASS (ЦЕРН) сообщил об измерениях, являющихся ключевыми для теории сильных взаимодействий. Сильное взаимодействие связывает кварки в протонах и нейтронах, а протоны и нейтроны — в ядрах всех химических элементов, из которых построена материя. Частицы, состоящие из кварка и антикварка, называемые пионами, являются переносчиками сильного взаимодействия между нуклонами. Теория сильных взаимодействий даёт точное предсказание для физической величины, называемой поляризуемостью пиона, которая определяет степень деформации частицы под действием внешних сил. Поляризуемость пиона озадачивала физиков с 80х годов прошлого века, когда были выполнены её первые измерения, поскольку экспериментальный результат не вполне соответствовал теоретическим предсказаниям. Результат, полученный сегодня, находится в хорошем согласии с теорией.“Теория сильных взаимодействий — один из краеугольных камней нашего понимания природы на уровне фундаментальных частиц”, говорят Фабьен Кунн и Андреа Брессан — споксманы эксперимента COMPASS, — “таким образом очень важно, что полученный результат находится в отличном согласии с теорией”. “Несмотря на большие энергии, доступные в ЦЕРНе, этот эксперимент является серьёзным вызовом, поскольку поляризуемость пиона очень мала и связанный с ней эффект очень сложно выделить”, — сказал Ян Фридрих, исследователь из Технического Университета Мюнхена, один из ключевых участников данного проекта. Всё, что мы видим во Вселенной, состоит из фундаментальных частиц, кварков и лептонов. Кварки объединены в группы по три, образу строительные блоки ядер — протоны и нейтроны. Ядро водорода, к примеру, состоит из одного протона, в то время, как ядро атома золота — из 79 протонов и 118 нейтронов. Испускание и поглощение пионов протонами и нейтронами и обеспечивает сильное взаимодействие, удерживая нуклоны в ядре. Эти пионы в свою очередь сами состоят из кварка и антикварка, которые удерживаются вместе сильным взаимодействием. Это делает их поляризуемость, то есть способность к деформации своеобразным пробником для межкварковых сил. Для измерения поляризуемости пиона COMPASS выстреливал пучком пионов по никелевой мишени. Поскольку пионы в среднем приближались к ядру никеля на расстояние всего вдвое большее их радиуса, они испытывали действие очень сильного электрического поля, которое заставляло пионы деформироваться и менять свою траекторию в процессе испускания частицы света — фотона. Измеряя энергию испущенных фотонов и отклонение пиона на статистике в 63 000 событий была определена поляризуемость пиона. Результат показал, что пион значительно жёстче, чем показывали предыдущие эксперименты, как это и ожидалось из теории сильных взаимодействий. “Этот результат является отличным дополнением к исследованиям фундаментальных взаимодействий, проводимых на БАК, и свидетельством разнообразия и мощи исследовательской программы ЦЕРНа”, — сказал генеральный директор ЦЕРНа Рольф Хойер. “В то время, как хиггсовский бозон, предложенный Браутом, Энглером и Хиггсом, обеспечивает массой фундаментальные частицы, позволяя таким образом существовать сложным объектам, большая часть нашей массы обеспечивается энергией связи сильного взаимодействия, удерживающего их вместе.” Подробнее об измерении поляризуемости пионов (на английском)

Источник: Пресс-релиз ЦЕРН от 11.02.15