ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ СИЛЬНОВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ МАТЕРИИ И ПОИСК НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ ПО СТОЛКНОВЕНИЯМ РЕЛЯТИВИСТСКИХ АДРОНОВ
И.Алцыбеев, Е.Андронов, С.Белокурова, Ф.Валиев, В.Вечернин, А.Зароченцев, С.Иголкин, А.Ерохин, В.Жеребчевский, В.Коваленко, Т.Лазарева, Н.Мальцев, Д.Нестеров, В.Петров, Д.Прохорова, Н.Прокофьев, А.Пучков, А.Рахматулина, В.Сандул, А.Серяков, Г.Феофилов
Дан обзор основных результатов, полученных группой СПбГУ в исследованиях взаимодействия адронов в экспериментах ALICE на Большом адронном коллайдере (LHC) и NA61/SHINE на Протонном cуперсинхротроне (SPS) в ЦЕРН. В этих экспериментах ведутся исследования двух отдельных областей фазовой диаграммы сильновзаимодействующей материи, с разной плотностью барионов, что позволяет участникам от СПбГУ получать широкий спектр экспериментальных данных для поиска новых физических явлений, как в отношении образования кварк-глюонной плазмы (КГП) – особого экстремального состояния материи, так и для анализа редких процессов рождения странных и очарованных частиц.
Кратко представлены разработанные в СПбГУ методики исследований, среди них: анализ флуктуаций и так-называемых дальних корреляций между наблюдаемыми в удаленных областях фазового пространства [1-5], использование сильно-интенсивных переменных [6] для определения свойств источников частиц [7], развитие теоретических подходов [7-10]. Особенности корреляционных функций могут служить признаками нового физического явления - слияния кварк-глюонных струн, предсказанного ранее [1-2], и также нести информацию о начальных стадиях образованию КГП.
Данные по регистрации странных и очарованных частиц, и корреляций с их участием, важны для изучения эволюции КГП от момента ее образования до адронизации. Для эффективной регистрации мультистранных и очарованных адронов нужны трековые детекторные системы с высоким пространственным разрешением и с минимумом вещества вблизи точки встречи пучков, что обеспечивается результатами выполненных в СПбГУ разработок детекторных комплексов [11-14], а также технологий для создания новейших вершинных трековых систем.
Тематика BigData существенна для обработки данных и включает как поддержку российского сегмента ALICE сети WLCG (Worldwide LHC Computing Grid) так и участие СПбГУ в разработке российского озера данных DataLake [15].
Приводятся основные результаты, полученные в составе научных коллабораций ALICE и NA61/SHINE в соответствии с предложениями СПбГУ, разработанными ранее и включенными в соответствующие программы физических исследований.
Для эксперимента ALICE представлены результаты поиска и анализа дальних корреляций (forward-backward) множественности в рр столкновениях [16,17], первые результаты по топологии дальних корреляций с использованием сильно-интенсивных переменных - в сравнении с предсказаниями оригинальной теоретической модели образования кластеров кварк-глюонных струн [7,8]. Большой интерес представляют исследования выходов странных и мультистранных гиперонов в рр, рА и АА столкновениях [18] и их анализ, а также измерения [19] взаимодействия между протонами и редкими гиперонами, содержащими два или три странных кварка, где ключевые данные по вторичным вершинам получены на Внутренней трековой системе ALICE [10], созданной при активном участии СПбГУ.
Обсуждаются результаты сканирования фазовой диаграммы, выполненные в эксперименте NA61/SHINE при участии группы СПбГУ с целью поиска критической точки ядерной материи [20]. В столкновениях различных ядер и при разных энергиях исследовались флуктуации и корреляции таких наблюдаемых величин как множественность частиц, средний поперечный импульс, кварковый состав. Набор данных завершен и в настоящее время продолжается интенсивный анализ, будут представлены первые опубликованные результаты [20-22].
Литература:
1. А. Абрамовский, О.В. Канчели// Письма в ЖЭТФ, т.31, 566-569, (1980).
2. M.A.Braun and C.Pajares, Phys. Lett. B287, 154-158, (1992).
3. Braun, M.A., Kolevatov, R.S., Pajares, C., Vechernin, V.V. Eur. Phys. J. C, 32, 535–546 (2004).
4. V. Vechernin, Nucl. Phys. A 939 , 21-45 (2015).
5. Andronov, E.V., Theor. Math. Phys., 185, 1383–1390 (2015).
6. M.I. Gorenstein, M. Gazdzicki, Phys. Rev. C 84, 014904- 014909 (2011).
7. S.N. Belokurova, V.V. Vechernin, Theor. Math. Phys. 200 (2019) 1094 (15 pages), (2019); V.V. Vechernin, S.N. Belokurova, J. Phys.: Conf. Ser. 1690,12088( 6 pages), (2020).
8. E. Andronov, V. Vechernin, Eur. Phys. J. A 55 , 14-26, (2019);
S. Belokurova, V. Vechernin, Symmetry 12 ,1107-1119 (2020).
9. E.V. Andronov, V.N. Kovalenko, Theor.Math.Phys. 200, 3, 1282-1293, (2019).
10. D.S. Prokhorova, V.N. Kovalenko, Phys.Part.Nucl. 51,3, 323- 326, (2020).
11. ALICE Collaboration, Report CERN-LHCC-99-12, (373 pages), (1999).
12. G. Feofilov for NA61/SHINE Collaboration, J. Phys.: Conf. Ser. 668 012012 (8 pages), (2016).
13. V.Zherebchevsky, I. Altsybeev, G.Feofilov, et.al., JINST 13 T08003 (15 pages), (2018).
14. V.Zherebchevsky et. al., Bull. Russ.Acad.Sci.:Phys., Vol. 80, No. 8, pp. 953–958, (2016).
15. A.Alekseev, S.Campana, ...A.Zarochentsev, International Journal of Modern Physics AVol. 35, No. 33 , 2030022 (11 pages), (2020).
16. ALICE Collaboration, JHEP 05, 097 (27 pages), (2015).
17. I.Altsybeev KnE En. and Phys., 304-312, arXiv:1711.04844 [nucl-ex], (2018).
18. ALICE Collaboration, Nature Physics 13, 535-539, (2017).
19. ALICE Collaboration, Nature 588, 232–238 (2020).
20. Prokhorova, D. for NA61/SHINE Collaboration, J.Phys.: Conf. S., 1390, 012016 (7 pages), (2019).
21. Seryakov A. for NA61/SHINE Collaboration, PoS CPOD2017, 050 (6 pages), (2018).
22. Prokhorova, D. for NA61/SHINE Collaboration, EPJ Web of Conf., 204, 07013 (7 pages), (2019).
