Наука и образование

Новый эксперимент в ЦЕРН

Научный комитет Европейского центра по ядерным исследованиям (ЦЕРН) рассмотрел и принял научную программу нового эксперимента AMBER. Коллаборация, которая вскоре будет создана, займется фундаментальными исследованиями свойств протона.

Протоны, наряду с нейтронами, - главные строительные блоки нашей Вселенной. Они формируют атомные ядра и отвечают за подавляющую часть массы видимой нами материи. Как ни странно, внутреннее устройство этой частицы физикам понятно ещё не до конца. Остаются открытые вопросы относительно его размеров, внутренней структуры, механизмов формирования спина этой составной частицы. Чтобы приблизиться к ответу на эти вопросы, международный коллектив физиков предложил новый эксперимент, первая фаза которого была одобрена научным комитетом ЦЕРН.

Эксперименту присвоен внутренний номер эксперимента ЦЕРН (NA66), но ученым больше по душе название «AMBER» (от Apparatus for Meson and Baryon Experimental Research) - установка для экспериментальных исследований мезонов и барионов. Коллаборация создается на базе эксперимента COMPASS, который завершает свою работу в этом году. В качестве первой фазы нового эксперимента запланированы три задачи.

Во-первых, физики хотят исследовать зарядовый радиус протона при помощи рассеяния мюонов. Дело в том, что исследуемая величина уже измерялась несколькими методами и существует значительное расхождение в результатах. Метод мюон-протонного рассеяния будет применяться впервые.

Второй задачей станет измерение вероятности (сечения) рождения антипротонов при взаимодействии протонов с протонами и ядрами гелия-4. Такие измерения, необходимые для интерпретации данных по поиску указаний на проявление влияния тёмной материи на спектр космических антипротонов, позволят улучшить точность предсказаний потока антипротонов в космических лучах.

Третьей задачей первой фазы эксперимента будет измерение распределения кварков и глюонов в π-мезоне. Это поможет пролить свет на то, как формируются массы адронов. Следующая фаза AMBER нацелена на изучение внутренней структуры K-мезона. Эти исследования потребует строительства в ЦЕРНе новой установки, предназначенной для получения высокоэнергетичного и интенсивного пучка заряженных K-мезонов. Сравнивая результаты, полученные в экспериментах на каонах и пионах, ученые постараются понять взаимосвязь между двумя природными механизмами, создающими массу у элементарных и субатомных частиц: механизмом Энглера-Браута-Хиггса и механизмом генерации массы адронов.

Начало экспериментальной программы намечено на 2022 год, однако, тестовый сеанс состоится уже этой осенью. В нем примут участие и сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ, которые занимаются созданием активной мишени для измерения зарядового радиуса протона.