Новая загадка микромира


29 октября 2008г. опубликована статья [1] с результатами многомесячного эксперимента на наиболее мощном из действующих сегодня коллайдеров – Теватроне. Статья подписана более чем 400-ми физиков из 51 научного центра разных стран, работавших с детектором СDF. Она вызвала широкий отклик в СМИ, так как описала новый и необъяснимый в рамках Стандартной модели феномен, наблюдавшийся при столкновении пучков протонов и антипротонов (их радиус – 1,5см, энергия – 1,96 Тэв). Было зафиксировано рождение мюонных струй (мюон – один из трёх массивных лептонов) вне пучков. Наблюдались также пары мюонов, возникающие при распаде рождающихся в столкновениях нуклонов частиц, пробег которых не превышает 0,2см. Эти мюоны не могут формировать струи, рождающиеся на порядок большем расстоянии от пучка и даже покидающие вакуумную трубку. Появление мюонов вне пучка и их множественное рождение с образованием струй противоречат современным представлениям. Некоторые неофициальные источники характеризуют обнаруженный феномен как «потенциальный переворот в физике». Теперь следует ожидать появления теоретических изысканий о природе этого явления. Они должны в первую очередь ответить на три вопроса:
1) каков механизм появления мюонов вдали от точки соударения протона и антипротона?
2) какова физика множественного рождения мюонов в струях?
3) и, наконец, почему именно мюоны порождают открытое явление?

Может ли претендующая на универсальность поляризационная теория, разработанная в [2], ответить на них?

При протон-антипротонном соударении возможна деполяризация (аннигиляция) нуклонов с противоположно направленными спинами и импульсами и равными энергиями. В этом случае нуклонная пара имеет нулевые суммарные электрический заряд, спин и импульс. За счёт энергии столкновения возможны различные каналы рождения тех или иных частиц, между которыми эта энергия распределяется.

Согласно[2],поляризационное рождение частиц происходит мультиплетами в поляризационном подпространстве. Из-за энергетических ограничений такое множественное рождение возможно для достаточно лёгких частиц. При определённых условиях может возникать волна поляризации, формирующая струю. Для поляризационных процессов характерны пространственно-подобные интервалы[2].Поэтому появление здесь частиц соответственно удалено от точки деполяризации нуклонов. В отличие от столкновительного поляризационный механизм рождения частиц является нелокальным и может генерировать частицы вне пучков.

Рождение фундаментального массивного фермиона происходит совместно с напарником – скалярным нейтральным бозоном несколько большей массы (за исключением мюонов, где они равны)[2]. Лептоны, в отличие от кварков, реализуются в нашем релятивистском мире и потому наблюдаемы приборами этого мира. Почему же в обсуждаемом эксперименте природа остановила свой выбор на мюонах?

Согласно [2], они выделены среди лептонов и кварков тем, что занимают особое – синглетное – состояние в аксиально симметричном пространстве поляризационного мира: рождающиеся мюоны способны формировать некристаллические структуры. Частным случаем такой структуры является двумерная струя.

Размерность поляризационного мультиплета зависит от размерности его поляризационного пространства: для двумерного пространства максимальное число частиц в мультиплете около 800, для трёхмерного – двести тысяч. В первом случае масса покоя заполненного мультиплета мюонов порядка 800Гэв. Это около 4 процентов от энергии столкновения нуклонов в Тэватроне, т.е. образование струй мюонов возможно. Поляризация мультиплета в трёхмерном пространстве требует значительно больше энергии (около 20 Тэв) и не может реализоваться ни в Тэватроне, ни в Большом адроном коллайдере. Поэтому в последнем физика образования мюонов аналогична – следует ожидать появление мюонных струй вне пучка.

Таким образом, поляризационная теория в состоянии ответить на поставленные вопросы, и это лишний раз подтверждает её универсальность. Детальный анализ экспериментальных данных [1] должен способствовать лучшему пониманию имеющих здесь место поляризационных механизмов.

[1] http://arxiv.org/abs/0810.5357
[2] Чернуха В.В. Поляризационная теория Мироздания-М., 2008.

2.11.08