Физикам, наконец, удалось "поймать за руку" оддерон, неуловимую частицу, существование которой было предсказано более 50 лет назад
Ученые-физики, работающие на Большом Адроном Коллайдере, отмечают событие, связанное с долгожданным открытием оддерона (odderon), странной неуловимой частицы, которая появляется на очень короткое время при столкновениях высокоэнергетических протонов. Существование оддерона было теоретически предсказано в 1970-х годах, и только недавно ученым удалось накопить объем информации, которого стало достаточно для объявления полноценного истинного открытия.
Открытие оддерона расширяет наше понимание того, как устроена и как взаимодействует вся материя во Вселенной на самом маленьком уровне. В отличие от бозона Хиггса, который был официально обнаружен учеными Европейской организации ядерных исследований CERN в 2012 году, оддерон не является классической частицей. Это своего рода квазичастица, комплекс из связанных друг с другом трех глюонов, возникающий в результате столкновения высокоэнергетического протона и его антипода - антипротона.
Глюоны - это субатомные частицы, которые "склеивают" в одно целое другие частицы, называемые кварками, в результате чего получаются всем известные протоны и нейтроны. Глюоны обладают одним необычным свойством - они никогда не появляются в одиночестве, практически всегда они формируют группы. Когда в такой группе находится четное количество глюонов (два, четыре и т.п.), эта квазичастица называется помероном (pomeron). А когда в группе насчитывается нечетное количество глюонов, то квазичастица называется оддероном.
В связи со множеством причин, большая часть которых является пока загадкой для ученых, оддероны возникают крайне редко. Некоторые намеки на существование оддеронов ученые получали в течение последнего десятилетия, но еще ни разу до последнего времени не было получено убедительных доказательств, которые могли обеспечить высокую достоверность результатов. И охота за оддероном продолжалась далее.
Группе ученых-физиков удалось собрать и обработать данные, а результаты этой обработки достигли уровня статистической достоверности выше 5 сигма, порогового значения, при котором с уверенностью 99.99(9) % можно говорить о реальном открытии.
Объем накопленных и проанализированных данных был настолько велик, что если записать все эти данные на CD-диски и сложить их стопкой, то высота этой стопки превысила бы расстояние между Землей и Луной. К счастью для ученых весь необходимый для открытия набор данных был собран до того момента, когда из-за пандемии covid-19 были остановлены все работы и эксперименты, а обработка и анализ данных производились удаленным способом.
Открытие оддерона стало возможным, благодаря сравнению нескольких наборов данных. Некоторые из этих наборов были сделанных в ходе эксперимента D0 на ускорителе в Fermilab до его закрытия, а другие были собраны в 2015, 2019 и 2020 годах в ходе эксперимента TOTEM на Большом Адроном Коллайдере. В ходе экспериментов в Fermilab производились столкновения протонов и антипротонов, а на Большом Адроном Коллайдере, как известно, сталкиваются разогнанные до огромных энергий протоны.
Данные, говорящие о реальном открытии оддерона, были получены учеными еще в прошлом году. Но ученые не торопились сразу делать столь громкие объявления и подключили к их работе другие группы исследователей, которые произведи дополнительный независимый анализ данных, к счастью, полностью подтвердивший полученные ранее результаты.
"Однако, наше открытие совсем не похоже на книгу, которую после прочтения можно закрыть, заявить, что мы были счастливы ее прочитать и забыть о ней" - пишут исследователи, - "В большинстве случаев в физике, когда вы находите что-то совершенно новое, означает то, что вы открыли двери в совершенно новые области науки и дальнейших исследований".