Адронный коллайдер зарегистрировал неожиданный корреляционный эффект

При изучении результатов протон-протонных столкновений на энергии в 7 ТЭВ, проводимых на Большом адронном коллайдере (БАКЕ), сотрудники коллаборации CMS отметили новый эффект двухчастичных корреляций.

🕛 23.09.2010, 10:30

Детектор CMS (Compact Muon Solenoid) входит в количество 4-х главных детекторов БАКА. Заявленные цели этого эксперимента весьма традиционны: физики собираются исполнять рутинные исследования столкновений протонов с тераэлектронвольтовыми энергиями, искать эффекты, выходящие за рамки Стандартной модели, и собирать свидетельства существования бозона Хиггса.
Теперь, когда коллайдер работает на половинной мощности, исследователи занялись угловыми двухчастичными корреляциями. В подобного рода исследованиях сравниваются м/у собою направления движенья заряженных частиц, образующихся при столкновениях. Авторов интересовали величины Δη и Δφ: I-я (отличие в псевдобыстроте - величине, показывающей, насколько частица отходит от оси пучка) представляет собою меру расхождения треков частиц в продольной плоскости, а II-ая - отличие в азимутальном угле - характеризует расхождение в поперечной плоскости.
По результатам измерений для пар частиц была вычислена корреляционная функция R, определяемая так:
R(Δη, Δφ) = <(N - 1)-(SN(Δη, Δφ)/ВN(Δη, Δφ) - 1)>N.
Тут N - количество треков, реконструированных для каждого события, SN отвечает за сигнал, а ВN - за фон. Фоновое распределение ученые создали путём объединения в пáры частиц из различных событий, выбранных случайным образом.
Внезапный эффект проявился в столкновениях, прождавших существенное количество (более сотни) частиц. Как возможно заметить, при N > 110 на показанном ниже графике R(Δη, Δφ) выделяется маленький протяжённый "хребет" в области Δφ ~ . Следовательно, частицы в некоторых пáрах, удаляясь от точки столкновения на крупных Δη, ориентируются под одним и тем же углом φ - оказываются "связаны" друг с другом.
Раньше ничего такого в случае протон-протонных столкновений не наблюдалось, и давать объяснение этому явлению физики не спешат. Стоит заметить, что схожие результаты были получены в Брукхэвенской национальной лаборатории на Релятивистском коллайдере тяжёлых ионов, где корреляции посчитали следствием образования кварк-глюонной плазмы.
"Если мы желаем разобраться в этом, нам необходимо набирать статистику", - резюмирует представитель коллаборации CMS Гвидо Тонелли (Guido Tonelli).