Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые наблюдали в эксперименте процесс прямого рождения псевдовекторной частицы f1(1285) на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 с детектором СНД. Подобные процессы в электрон-позитронных столкновениях проходят через двухфотонное промежуточное состояние с виртуальными фотонами и сильно подавлены, поэтому являются редкими и ранее никем не наблюдались. Результаты согласуются с предсказаниями, сделанными теоретиками ИЯФ СО РАН. Результаты опубликованы в журнале Physics Letters B.

При низких энергиях основным механизмом рождения адронов в процессе электрон-позитронной аннигиляции (взаимном исчезновении с последующим рождением новых частиц) является переход через один виртуальный фотон.

«Это доминирующий механизм образования адронов. Адроны рождаются в векторном состоянии с квантовыми числами фотона. Однако возможна реакция, когда переход к кваркам происходит не через один виртуальный фотон, а через два. В этом случае может рождаться частица с другими квантовыми числами, например, псевдовекторная или тензорная. Наблюдаемый нами процесс прямого рождения псевдовекторной частицы f1(1285), как раз этот случай, — рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Владимир Дружинин. — Но эти реакции подавлены в 10 тысяч раз и наблюдать их очень непросто. До сих пор на встречных электрон-позитронных пучках наблюдалось прямое рождение только векторных частиц. Благодаря высокой светимости коллайдера ВЭПП-2000 в эксперименте с детектором СНД мы смогли выйти на уровень чувствительности достаточный, чтобы увидеть процесс рождения резонанса f1(1285)».

Электрон-позитронныйколлайдерВЭПП-2000ИЯФСОРАН....

Электрон-позитронныйколлайдерВЭПП-2000ИЯФСОРАН.АвторфотоС

В результате эксперимента специалисты ИЯФ СО РАН зарегистрировали два события процесса электрон-позитронной аннигиляции в частицу f1(1285) с ее последующим распадом на эта-мезон и два нейтральных пи-мезона и далее на шесть гамма-квантов. Сечение рождения f1(1285) пропорционально вероятности обратного процесса, распада f1(1285) → e+e-. Обнаруженные события соответствуют вероятности этого распада на уровне 5×10-9. Мезон f1(1285) — это возбужденное состояние «атома», состоящего из легких (u или d) кварка и антикварка. Его свойства неплохо исследованы экспериментально. Основываясь на экспериментальных данных теоретики ИЯФ построили модель взаимодействия f1(1285)-мезона с фотонами и предсказали вероятность его распада на пару электрон-позитрон. Предсказание и измерение, выполненные в ИЯФ СО РАН, находятся в хорошем согласии.

Одним из направлений поиска физики за рамками Стандартной модели (Новой физики) является измерение аномального магнитного момента мюона и его сравнение с теоретическими расчетами. Величина этого параметра складывается из суммы электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. Вклад первых двух с высокой точностью рассчитывается теоретически, а большую часть вклада сильных можно узнать из экспериментальных данных по электрон-позитронной аннигиляции в адроны. Измерение сечения этого процесса — одна из основных задач, которые решают физики ИЯФ на коллайдере ВЭПП-2000.

«Существует еще один небольшой адронный вклад в аномальный магнитный момент мюона, связанный с процессом рассеяния света на свете. Этот вклад рассчитывается с помощью феноменологических моделей и имеет большую погрешность, которая с увеличением точности экспериментов может стать доминирующей. Для уточнения и проверки теоретических моделей нужны данные по двухфотонным процессам, в частности, по прямому рождению f1(1285)», — добавляет Владимир Дружинин.