Array Сборник статей - Творчество и развитие общества в XXI веке - взгляд науки, философии и богословия

Рис. 2. Характерное событие столкновения ядра углерода (С) с энергией 4,5 ГэВ/нуклон с ядром тантала (Tl). Снимок сделан в пропановой камере длиной 2 м с Tl пластинами в качестве мишени

В 60-егг. волнующей и широко обсуждаемой проблемой была асимптотика адронных взаимодействий: как ведут себя сечения адронных процессов при неограниченном росте энергии частиц? Простейшее и потому наиболее привлекательное предположение основывалось на так называемой оптической модели. В этой модели адрон, как протяжённый объект, представляет собой поглощающую (серую или чёрную) сферу постоянного радиуса. Сечения взаимодействия и ширина дифракционного конуса при достаточно большой энергии становятся постоянными величинами. Но развивалась и другая концепция, в которой сечения и ширина конуса непостоянны. Такая возможность обусловлена виртуальными частицами, образующими «шубу» адрона. С ростом энергии число виртуальных частиц может возрастать, что приводит к росту размера адрона. Таким образом, перед экспериментом встала задача проверить теоретические гипотезы. Оценки показали, что измерение необходимо проводить с высокой точностью (∼2 %) и в широком интервале энергии E > 5 ГэВ. Исследования упругого рассеяния пионов и протонов на протонах и лёгких ядрах начались в ОИЯИ буквально на первых оборотах пучка СФ. Были предложены новые методики измерения упругого рассеяния (дифракции). На внутреннем пучке СФ была размещена тонкая мишень, допускающая многократное прохождение через неё пучка ускоряемых частиц. Это была плёночная мишень толщиной около 0,5 мкм. Позже была создана газовая сверхзвуковая водородная струя – мишень. Это принципиально новая и важная техника работы на ускорителях.

Первые данные об упругом рр рассеянии, полученные в ОИЯИ в интервале энергии 2-10 ГэВ , указывали на сужение дифракционного конуса. Данные BNL и ЦЕРН в диапазоне энергии 15–24 ГэВ указывали на постоянство сечения и конуса. Однако невысокая точность измерений не позволяла сделать убедительный вывод. Оригинальный метод исследования и широкий интервал энергии, достигнутый на самых крупных в 1968–1972 гг. ускорителях СФ и У-70, позволил ответить на поставленный вопрос. Эксперимент однозначно свидетельствует о логарифмическом росте радиуса протона с ростом энергии зондирующего пучка.

Исследования, выполненные на СФ и У-70 в конце 60-х гг. сразу после запуска этих ускорителей, сыграли важную роль в формировании концепции дифракции адронных волн. Попытки сформулировать более точную и полную концепцию дифракции адронов продолжаются до сих пор. Этому посвящён проект «ТОТЕМ» на коллайдере БАК в ЦЕРН.

В 60-е гг. прошлого века большое внимание уделялось экспериментальному и теоретическому исследованию лептонного распада векторных мезонов ρ0, ω, φ. Этот процесс важен для проверки типа симметрии сильных взаимодействий и модели векторной доминантности (ВД). Феноменологическая модель ВД предложена для описания взаимодействия фотона с адронами. В основу модели положено предположение, что фотон, взаимодействуя с адронами, предварительно переходит в векторные мезоны, т. е. фотон (свет!) проявляет адронные (ядерные) свойства. Наблюдение образования и лептонного распада векторных мезонов впервые удалось выполнить на СФ в пучке π-мезонов 4 ГэВ/с. Установка представляет собой двухплечевой черенковский спектрометр. Каждое плечо спектрометра содержит 90 счётчиков – радиаторов оптического свинцового стекла. Наблюдён переход векторного мезона V в виртуальный фотон, который переходит в электрон-позитронную пару V → е ++ е — .

Полученные результаты способствовали развитию и уточнению названных выше теоретических концепций. Выполненные позже измерения повысили точность полученных на СФ данных, но не изменили их значения.

Возможность поворота пучка заряженных частиц за счёт каналирования в изогнутом кристалле была открыта в эксперименте на СФ в 1976 г. Явление каналирования частиц в кристалле состоит в локализации движения частицы под действием электростатического поля ионов между плоскостями кристаллической решётки. Если угол между траекторией и плоскостью достаточно мал, то частица отражается от этих плоскостей и движется между ними. Каналирование в механически изогнутом кристалле приводит к повороту пучка частиц. Пучок протонов с импульсом 8,5 ГэВ был отклонён на угол 26 мрад кристаллом кремния длиной около 5 мм. Оказалось, что отклоняющая способность кристалла эквивалентна магниту такой же длины с напряжённостью поля 60 Тл! Пионерская работа, выполненная на