Горизонты научного поиска

Среди фундаментальных проблем современной ядерной физики и физики элементарных частиц особое место занимают проблемы конфайнмента в сильных взаимодействиях, происхождения спина нуклона, структуры вакуума. Модели ядра как системы, состоящей из нуклонов (протонов и нейтронов), традиционно рассматривались в рамках нерелятивистской квантовой механики, а взаимодействия ядер при наивысших достижимых энергиях - в рамках полевых подходов, основанных на взаимодействии точечно-подобных объектов (кварков и глюонов) и соответствующих полей квантовой хромодинамики (КХД). Переходная область энергий, которая достигается при относительно невысоких энергиях, требует особого рассмотрения и пока описывается лишь в рамках феноменологических моделей.

Ключевая особенность исследований в релятивистской ядерной физике связана с принципиальной невозможностью разделить внутреннее движение нуклонов в ядре и движение ядра как целого. Это приводит к ряду необычных экспериментальных эффектов - кумулятивный эффект, глубокоподпороговое рождение антиматерии.

Особую роль в исследованиях переходной области энергий занимают эксперименты, выполненные при помощи пузырьковых камер. Данная методика, по-видимому, переживает второе рождение, особенно в связи с революционными преобразованиями в технике фотографирования, оцифровки и особенно компьютерной обработки информации, а также с осознанием уникальных возможностей измерения множественного рождения частиц (восстановления вершин взаимодействия и распада, в особенности, в мягкой части спектра регистрируемых продуктов взаимодействия). Поэтому задача сохранения, систематизации и дополнительного анализа уже имеющихся данных приобретает первостепенное значение.

Очередной семинар по релятивистской ядерной физике Лаборатории высоких энергий, прошедший 23 апреля, был посвящен перспективным направлениям исследований, методического анализа и сохранения экспериментальных данных, полученных при помощи пузырьковых камер. Семинар прошел в необычном формате: были заслушаны краткие сообщения десяти докладчиков из ОИЯИ, ИТЭФ и Института перспективных исследований (ИПИ) университета "Дубна". Общей для всех докладов, затронувших широкий спектр физических, методических и технических проблем, была структура представления материала - доклады строились по следующему плану:

Данные о ядерных взаимодействиях, полученные с помощью пузырьковых камер, дают широкие возможности для обработки и наблюдения новых физических эффектов. Так, в докладе автора этого обзора и инициатора семинара был представлен новый эффект: направленное ядерное излучение, наблюдающееся в камерных данных, которое может быть описано в рамках подхода геометрии Лобачевского, обозначены возможные новые математические подходы, которые позволят глубже понять природу многочастичных взаимодействий: Грассманова и Клиффордова векторная алгебра.

Прекрасный обзор исследований взаимодействий легких ядер с протонами на однометровой водородной камере сделал В.В.Глаголев.

Исследования образования дибарионов, пентакварковых и других возбужденных состояний при облучении жидководородной камеры пучками нейтронов различных импульсов от 1,25 до 5,2 ГэВ/с были представлены в докладе Ю.А.Трояна.

Использование новых подходов, в частности, фрактального анализа, - этой теме был посвящен доклад О.В.Рогачевского - позволяет наблюдать новые закономерности, общие для камерных данных в реакциях в переходной области энергий и реакциях с тяжелыми ядрами при сверхвысоких энергиях (эксперимент STAR в США).

Обработка и сохранение данных двухметровой пропановой пузырьковой камеры, в частности, изучение образования -гиперонов, K0-мезонов и других странных частиц, - такие задачи решаются в группе П.Ж.Асланяна.

Один из основных специалистов ОИЯИ по обработке стереоскопических снимков с пузырьковых камер В.И.Мороз провел анализ возможностей оцифровки данных с использованием современной техники сканирования.

Сотрудник ИПИ университета "Дубна" Э.Г.Балдина рассказала об организации международного, межуниверситетского сотрудничества по получению новых знаний на основе анализа накопленных экспериментальных данных и опыте создания виртуальных научных сообществ. Активное сотрудничество ИПИ "Дубна" с университетами Румынии, России и рядом научных центров позволяет вовлекать молодежь в широкий спектр междисциплинарных исследований, решая тем самым острую кадровую проблему. К этому можно добавить, что в каждом докладе особое внимание было уделено возможностям создания образовательных программ и подготовке специалистов высшей квалификации.

Данные, полученные на пузырьковых камерах ИТЭФ (Москва), были представлены М.В.Чадеевой. В результате живой дискуссии намечено новое сотрудничество по объединению баз экспериментальных данных, полученных на разных ускорителях, в одну научно-образовательную систему, доступную для передачи знаний молодому поколению исследователей.

С оригинальными постановками задач по поиску и исследованию экзотических экспериментально наблюдаемых событий выступила Д.К.Копылова.

В докладе Э.Г.Бубелева особое внимание было уделено физико-методологическим задачам на стыке эксперимента и теории.

Семинар завершился дискуссией и выработкой стратегии исследования и сохранения уникального экспериментального материала, в которой активно выступили А.Троян, О.Космачев и другие.

По результатам прошедшего семинара можно сделать следующие выводы. Накопленный в течение длительного времени уникальный экспериментальный материал, полученный при помощи пузырьковых камер, представляет несомненную ценность. Эти данные не только требуют дополнительной обработки и анализа в рамках современных теоретических представлений о свойствах релятивистских многочастичных систем, но и служат наиболее наглядным учебным материалом для понимания релятивистской физики, а также являются основой для планирования дальнейших исследований.

Создание базы экспериментальных данных, библиотеки публикаций, связанной с их анализом, и проведение междисциплинарных исследований является перспективным направлением, имеющим широкий образовательный, прикладной и мировоззренческий характер.

Антон БАЛДИН