Співробітники дубнинского Об'єднаного інституту ядерних досліджень, Московського державного технічного університету радіотехніки, електроніки та автоматики і Інституту прикладної фізики Академії наук Молдови експериментально виявили сліди розпадів легкого бозона, не включеного в Стандартну модель.

Частинка, маса якої оцінюється в ~38 Мев, поки позначається просто як Е(38). Про її спостереженні вчені розповіли на нещодавно завершився у Дубні Балдинском міжнародному семінарі з проблем фізики високих енергій, ще до виступу опублікувавши препринт статті про своє відкриття.

Варто сказати, що бозон Е(38) вже згадувався в літературі в минулому році: дослідники з Португалії Эеф ван Беверен (Eef van Beveren) і Джордж Рупп (George Rupp) знайшли «перші ознаки» його існування, переглядаючи дані, зібрані колаборацією BABAR при зіткненнях електронів і позитронів на колайдері PEP-II в американської Національної прискорювальної лабораторії SLAC. У лютому 2012-го фізики оновили статтю, в якій тепер обговорювалася не тільки інформація BABAR, але і результати дослідів, проведених колабораціями CDF (вона, нагадаємо, працювала на протон-антипротонном колайдері «Теватрон» Національної прискорювальної лабораторії ім. Фермі), CMD (електрон-позитронний колайдер ВЭПП-2М, Інститут ядерної фізики ім. Р. В. Будкера РАН), CB-ELSA (прискорювач електронів ELSA, Боннський університет) і COMPASS (Суперпротонный синхротрон, Європейська організація з ядерних досліджень). Представники COMPASS, що цікаво, вирішили активно захищати канонічну інтерпретацію даних і опублікували короткий коментар до роботи ван Беверена і Рупи. Суть його зводиться до того, що знайдений «пік» на ~38 Мев являє собою артефакт, характерний для конкретного спектрометра і конкретної схеми вимірювань і відтворений стандартним моделюванням за методом Монте-Карло.

Багато фахівців погоджувалися з COMPASS і розглядали дослідження ван Беверена і Рупи як безглузді пошуки сигналів в розподілах складною (і спочатку не певної форми, що не мають серйозної фізичної основи. Тепер ставлення може змінитися: росіяни аналізували вже не якусь комбінацію опублікованих даних, а результати експериментів, виконаних ними особисто на добре відомої їм установці.

Схема дубнинского експерименту. S1 і S2 - сцинтиляційні лічильники. (Ілюстрація авторів роботи.)

Для проведення дослідів в Дубні використовувався ускорительный комплекс «Нуклотрон», пучок з якого потрапляв на вуглецеву або мідну мішень. Дейтроны (містять один протон і один нейтрон ядра дейтерію, стабільного важкого ізотопу водню) на «Нуклотроне» розганялися до двох або трьох гігаелектронвольт в перерахунку на один нуклон, а протони - до 4,6 Гев. Експериментальна схема, показана на малюнку вище, мала два однакових плеча, розташованих практично симетрично відносно осі пучка, і результати зіткнень частинок з мішенями фіксували віддалені на три з гаком метра черенковские гамма-спектрометри.

Ці гамма-спектрометри і зафіксували свідоцтва розпадів Е(38) на пари фотонів (такі розпади, до речі кажучи, однозначно вказують на те, що Е(38) відноситься до бозонам). Фізики побудували розподіл числа фотонних пар, зареєстрованих у правому плечі схеми, за їх інваріантної масі (величиною, для розрахунку якої необхідно знати енергії двох фотонів і кут між напрямками їх руху), порівняли отриманий графік з фоновими передбаченнями Стандартної моделі - і виявили прогнозований ван Бевереном і Руппом пік в області 38 Мев. Сигнал виявлявся в трьох різних варіантах експерименту: при виведенні протонів і 2-гигаэлектронвольтовых дейтронів на вуглецеву мішень і при попаданні більш енергетичних дейтронів на мідну мішень.

Така інформація, здається, мала переконати скептиків, але цього, як показує критичний відгук Томмазо Дориго (Tommaso Dorigo) на роботу російських фізиків, не сталося. Зрозуміти пана Дориго, співробітники колаборації CMS, яка виконує досліди на Великому адронному колайдері і нещодавно повідомляла про відкриття хіггсовского бозона, можна: стаття дубнинцев написана в дуже, скажімо так, незвичайному стилі. Традиційно в подібних дослідженнях наводяться короткий опис установки і деяких ключових її характеристик начебто енергетичного дозволу, критерії відбору подій, відомості про те, як моделювався фон, і результати статистичного аналізу з звичної для читачів «КЛ» оцінкою значущості сигналу - однак нічого цього в новому препринте немає. Він, по суті, являє собою набір однотипних графіків, побудованих для трьох згаданих вище варіантів експерименту і різних критеріїв відбору (обмежень на енергію фотонів, суму енергій двох фотонів і кут їх розльоту), які пред'являються без будь-яких коментарів.

Звичайно, відповіді на багато питань можна знайти в опублікованому раніше звіті про експериментах на «Нуклотроне» і тих же черенковских гамма-спектрометрах (або в записі теоретика Кріса Остіна (Chris Austin), який пояснює все більш доступно), але оформлення найважливішою статті про спостереження частинки, яка не вписується в Стандартну модель, дійсно дивує. До запису результатів автори також поставилися абияк; аппроксимируя виявлені піки функцією Гаусса, вони скрізь вказують центральне значення з неймовірною точністю в п'ять (!) знаків після коми, а в одному випадку (38,4935 ± 1,02639) і зовсім допускають помилку, яку не завжди прощають студентам в технічному вузі, - представляють значення і його похибка з різним числом знаків після коми.

Як би там не було, ситуація незабаром повинна прояснитися. За твердженням пана ван Беверена, група з Дубни обіцяла найближчим часом скласти докладний опис вимірювальної схеми і методів аналізу.

Підготовлено за матеріалами arXiv і записів у блогах Томмазо Дориго і Кріса Остіна.