Горизонты научного поиска

С 16 по 20 сентября в Лаборатории теоретической физики прошло 10-е Международное совещание по спиновой физике высоких энергий. Первое совещание этой серии состоялось 22 года назад в 1981 году по инициативе выдающегося физика-теоретика Льва Иосифовича Лапидуса.

С тех пор в каждом нечетном году подобные совещания проводились в Дубне или Протвино: в четные годы проводятся Международные спиновые симпозиумы, - и наши совещания давали возможность обсудить накопившиеся за год новости. Другой их важной особенностью всегда была возможность широкого участия физиков из бывшего СССР.

Как и в прошлый раз, нынешнее совещание проводилось совместно с Польшей: сопредседателями были профессора А.В.Ефремов (Дубна) и J.Nassalski (Польша), в cовещании участвовало также еще пять польских физиков, поддержанных программой Боголюбов-Инфельд. Особенностью нынешнего совещания стало большее, чем обычно, количество участников и стран, которые они представляли: Франция - 2, Армения - 1, США - 8, Италия - 1, Украина - 2, Япония - 4, Китай - 1, Германия - 6, Беларусь - 3, Болгария - 1, Россия - 19. Как и всегда, участвовало много физиков из ОИЯИ (около 50). Это стало возможно не в последнюю очередь благодаря поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, Международного оргкомитета симпозиумов по спиновой физике, Программы Гейзенберг-Ландау, и в первый раз для таких совещаний, научной программы НАТО.

Причиной возросшей популярности cовещания стало, по-видимому, то что этот год принес много новых экспериментальных результатов, и еще больше ожидается в скором будущем. К ним можно отнести, в первую очередь, спиновую программу ускорителя RHIC (Брукхейвен, США), которой были посвящены доклады И.Алексеева, G.Bunce, L.Bland, A.Bravar, A.Deshpande, С.Нурушева, А.Базилевского, A.Taketani. Соударения двух пучков ускоряемых до высоких - порядка нескольких сотен ГэВ - энергий поляризованных протонов позволят исследовать важные элементы спиновой структуры нуклона, в первую очередь среднюю (продольную) поляризацию глюонов, а также различные партонные распределения корреляции, связанные с поперечной поляризацией. В представленных докладах обсуждались как первые экспериментальные результаты, так и ближайшие перспективы.

Другие эксперименты при высоких энергиях используют рассеяния поляризованных лептонов на поляризованных нуклонах - HERMES (H.Marukyan, А.Нагайцев), CLAS (P.Bosted, H.Avakian), NOMAD (A.Чуканов), COMPASS (F.Bradamante, J.Marroncle, М.Сапожников). Совместное описание столь разных высокоэнергетических процессов становится возможным благодаря применению фундаментальной теории сильных взаимодействий - квантовой хромодинамики (КХД) - и связанному с ним замечательному свойству факторизации, когда зависящими от процесса являются только те их характеристики, которые связаны с вкладами малых расстояний и могут поэтому вычисляться в рамках теории возмущений (ТВ). В то же время не поддающиеся подобному расчету (и требующие поэтому привлечения модельных и не использующих ТВ методов) партонные функции распределения, корреляции и фрагментации являются универсальными, не зависящими от процесса. Теоретическое описание процессов с участием спина является, как и всегда, более сложным, так что и число таких функций увеличивается, и связанная с ними картина теряет простоту партонной модели с ее вероятностной интерпретацией.

Наиболее изучены на настоящее время спиновые функции распределения кварков. Современные экспериментальные данные достаточно точны, чтобы включать в их КХД-анализ не только поправки ТВ, но и вклады высших твистов, связанных с поперечным движением кварков и поперечными компонентами глюонного поля (Д.Стаменов). При этом с высокой вероятностью исключается положительная (по спину протона) поляризация странных кварков (что согласуется с выводами, представленными в докладе С.Герасимова). Поляризация же глюонов получается относительно большой и положительной, что свидетельствует в пользу объяснения так называемого спинового кризиса за счет вклада аксиальной аномадии, предложенного ранее дубненскими теоретиками. Более точное определение глюонной поляризации возможно в полуинклюзивных процессах - в докладе K.Kowalik был представлен такой анализ для полученных ранее данных SMC, имеющий главным образом методическое значение для анализа ожидаемых данных COMPASS. Роль глюонов особенно возрастает в области больших энергий (Б.Ермолаев) и в диффракционных процессах (Н.Николаев, С.Голоскоков). Другие важные спиновые функции распределения проявляются при рассеянии поперечно поляризованных частиц.

Особенно интересными и сложными с точки зрения теории (и относительно простыми с точки зрения эксперимента - такая дополнительность часто встречается) являются процессы, в которых измеряется поляризация единственной частицы, начальной или конечной. Такие "одиночные" спиновые асимметрии относятся к Т-нечетным эффектам, то есть как бы нарушают инвариантность относительно обращения времени. Мы, однако, имеем дело с нарушением эффективным, связанным не с истинной неинвариантностью фундаментального (в нашем случае - сильного, описываемого КХД) взаимодействия относительно обращения времени, а с симулирующими его тонкими эффектами взаимодействий (перерассеяний) в конечном состоянии. Такие эффекты изучались теоретиками (в том числе дубненскими, которым принадлежит приоритет в ряде направлений) в течение 20 лет, но новый импульс это направление получило в последние годы в связи с появившимися экспериментальными данными. Хотя в целом они описываются существующей теорией (А.Ефремов), ее развитие продолжается: в частности, появляющиеся здесь Т-нечетные функции распределения могут утрачивать ключевые свойства универсальности (A.Metz, О.Теряев) и релятивистской инвариантности (P.Schlegel). Еще один новый класс представляют обобщенные партонные распределения, появляющиеся при анализе эксклюзивных жестких процессов, в которых наблюдаются все конечные частицы и возникает поэтому большое количество спиновых эффектов (Д.Иванов, M.Burkardt, Л.Енковский, L.Szymanowski, L.Mankiewiсz).

Тензорная поляризации векторных частиц при высоких энергиях позволяет исследовать механизмы лептонных, адронных и ядерных реакций (Z.-T.Liang, С.Шиманский, В.Салеев, Б.Иоффе), а в последнем случае и выявить изящную аналогию с образованием гравитонов, обсуждавшимся также А.Панковым в связи с возможным существованием дополнительных измерений. Несколько докладов были посвящены тензорной поляризации дейтронов при более низких энергиях (Д.Николенко, Ю.Узиков, В.Ладыгин, Л.Струнов, Л.Ажгирей, Т.Васильев, M.Janek). Постоянно присутствует в тематике спиновых конференций предложенное впервые свыше 30 лет назад в Дубне правило сумм Герасимова - Дрелла-Хирна. Были представлены результаты и перспективы его экспериментальной проверки (A.Thomas) и теоретический анализ нарушающих четность вкладов (K.Kurek). Как всегда, обсуждались физика поляриметров (J.Osamu, А.Зеленский, О.Селюгин) и поляризованных мишеней (D.Reggiani, A.Силенко).

В заключение хотелось бы остановиться на докладах, которые могут оказаться "первыми ласточками". На cовещании были представлены (Y.Ohashi) результаты одной из групп (Spring8), недавно обнаружившей экзотический барион с явной странностью, интерпретируемый как "пентакварк". Пока что поляризационные эффекты для изучения его свойств не используются, но поскольку спиновые асимметрии весьма чувствительны к пока что неизвестным квантовым числам этого (и подобных ему) адронов, то нет никакого сомнения, что доклады на эту тему станут обычными на следующих спиновых конференциях и совещаниях. Возможно, что подобная тематика могла бы дополнить спиновую программу нуклотрона, представленную Ю.Пилипенко.

Другой перспективной темой, удельный вес которой на будущих спиновых совещаниях наверняка будет возрастать, является нейтринная физика. Учет спиновых переменных совершенно необходим при рассмотрении нуклон-нейтринного рассеяния (В.Любушкин), демонстрирующего очень интересную связь между электрослабыми процессами при сверхвысоких и промежуточных энергиях, и взаимодействием нейтрино с плотной средой (Г.Лыкасов). Все это, как и представленный на заключительном заседании доклад (A.Deshpande) о возможном дополнении протонного ускорителя RHIC электронным (eRHIC), оставило впечатление, что спиновая физика находится в ожидании новых интересных событий.

О. Теряев