16 березня 2021 року Європейська організація ядерних досліджень CERN та науковий центр Fermilab (США) опублікували статтю про відкриття елементарної частинки, яка свідчить про можливість існування нової форми матерії. Учасники проекту TOTEM на Великому адронному колайдері разом із міжнародною групою DØ, яка працювала на колайдері Tevatron у науковому центрі Fermilab, оголосили про відкриття оддерона. Це — зв’язаний стан трьох фундаментальних частинок, які називаються глюонами. Його існування було передбачене близько 50 років тому, але він залишався невловимим для фізиків.
Мова йде про досі невідомий стан глюонів. Ці частинки вважаються переносниками сильних взаємодій, їх вивчає окрема дисципліна: квантова хромодинаміка. В теорії квантової хромодинаміки глюони вважаються переносниками сильних взаємодій, мають «кольоровий заряд» і можуть утворювати зв’язані стани. Існування такого стану було передбачене ще у 1973 році, на самих початках розвитку цієї дисципліни.
Протягом багатьох років були численні невдалі спроби експериментально виявити оддерон. У останньому дослідженні, що привело до відкриття оддерона, брали участь сотні фізиків з усього світу, зокрема і група вчених з України, які спеціалізуються на дослідженнях фізики високих енергій: доктор фізматнаук, професор Володимир Аушев, кандидат фізматнаук, засновник Cyber Unit Technologies Єгор Аушев, кандидат фізматнаук Ольга Гогота. Вони є співавторами наукової статті з цього відкриття, яку спільно опублікували ЦЕРН та центр Fermilab.
Редакція AIN.UA зв’язалась з Володимиром та Єгором Аушевими, які розповіли про відкриття, та про участь в ньому української групи.
Що саме відкрили вчені?
За словами професора Володимира Аушева, доповідь по цьому відкриттю зачитали в CERN ще 5 березня 2021 року. Про об’єкт дослідження та суть відкриття вчений говорить так:
«Якщо спробувати перенести аналогію із мікросвіту, де цей стан спостерігається, в наш звичайний світ, то це було б схоже, наприклад, на відкриття істоти, яка складається лише із світла і не містить в собі жодного атома чи електрона.
Згідно із сучасним уявленням, протони і нейтрони, які входять до складу ядер всіх атомів матерії, яка нас оточує, складаються із кварків. Тобто, кварки — це самі елементарні цеглинки всесвіту, а утримує їх разом спеціальний “клей”, у вигляді так званих глюонів. Їх властивості описує теорія, яка називається квантова хромодинаміка (КХД).
Ця теорія базується на тому, що глюони виконують таку ж роль у сильних ядерних взаємодіях, як фотони в електромагнітних взаємодіях в звичному нам світі, який нас оточує. Тільки фотонам заборонено створювати зв’язані стани, а глюонам — ні. Цікаво, що теорія не забороняє окремим глюонам взаємодіяти між собою. Тобто глюони можуть об’єднуватись в окремі частинки без участі кварків чи електронів. Їх іноді називають глюболами (glueball, “клейова кулька”), а їх різновиди — оддеронами. Пошуки цих невловимих і дивовижних частинок велись протягом майже 50 років на всіх прискорювачах світу», — пояснює вчений.
У березні 2021 року група дослідників нарешті змогла оголосити про результати цього пошуку: відкриття оддерону.
Якою була участь українських вчених у відкритті?
До побудови Великого Адронного Колайдера (ВАК) найпотужнішим колайдером був Tevatron, пояснює Володимир Аушев. До участі у вимірюваннях на Tevatron долучались науковці і студенти із Київського національного університету ім. Тараса Шевченка, офіційні учасники міжнародної колаборації DØ. Вони багато років шукали оддерони і на електрон-протонному колайдері HERA (Німеччина), а також у співпраці із професором Ласло Єнковським (Інститут теоретичної фізики ім. Боголюбова).
Багато років українські вчені та студенти їздили до наукового центру Fermilab (США), щоб проводити експерименти на Tevatron, працюючи на пучках протонів і антипротонів.
«ВАК працює на зіткненні пучків протонів із протонами. Вклад оддерона в процеси розсіяння має протилежний знак на цих колайдерах. Тому ефект наявності оддеронів можна було виявити лише із порівняння даних ВАК і Tevatron. Порівняння таких різних комбінацій пучків нині надало можливість представити беззаперечний доказ про існування оддеронів, які складаються із трьох глюонів», — пояснює вчений.
Після порівняння результатів багаторічних вимірювань та експериментів CERN та Fermilab випустили об’єднану публікацію з описом відкриття оддеронів.
«Працюючи над дисертацією по фізиці високих енергій, я неодноразово відвідував міжнародний науковий центр Fermilab, де брав участь в експериментах на колайдері Tevatron, потім успішно захистив дисертацію, а нині займаюсь бізнесом в сфері кібербезпеки. Дуже приємно прокинутись одного дня і зрозуміти, що в тому числі і мої дослідження також допомогли зробити таке грандіозне відкриття, яке топ-фізики вже охрестили як the major discovery by CERN та Fermilab», — розповідає Єгор Аушев.
Чому це важливо
Це — важливе відкриття, яке є принциповим для розуміння фундаментальних взаємодій (взаємодій між елементарними частинками). В дослідженнях брали участь українські вчені, вони вказані у співавторах роботи, що описує це відкриття, і це корисно для іміджу української науки у світі.
