Впервые получено большое количество пионных атомов

(Belle Dume, "Pionium atoms arrive en masse"
"PhysicsWeb", 01 October 2004)

Физики, работающие в CERNе, впервые получили большое количество пионных атомов, то есть связанных состояний положительного и отрицательного пионов (Н.Н.: обычно связанное состояние положительного и отрицательного пионов называют пионным атомом или пионием по аналогии с позитронием, чармонием и боттомием). Эксперимент DIRAC (Dimeson Relativistic Atomic Complex) позволил более точно измерить время жизни пиония, что должно привести к лучшему пониманию некоторых аспектов сильных взаимодействий (B Adeva et al., J.Phys G: Nucl.Phys, 2004 (в печати)).

Сильные взаимодействия, которые удерживают кварки внутри протонов и нейтронов, описываются квантово-полевой теорией, называемой квантовая хромодинамика (КХД). Хотя предсказания КХД блестяще подтвердились при высоких энергиях, однако эта теория до сих пор не полностью проверена при низких энергиях.

Положительный пион состоит из сильно взаимодействующих между собой кваркаuи антикваркаd, в то время как отрицательный пион содержит кваркdи антикваркu. Поскольку пионы в пионии имеют маленькие относительные импульсы, то их взаимодействие описывается низкоэнергетической КХД. Теория предсказывает, что пионий может распадаться на два нейтральных пиона и должен иметь время жизни порядка трех фемтосекунд (то есть три на десять в минус пятнадцатой секунды). Во многом, пионий похож на атом водорода, хотя компоненты пионного атома обладают одинаковыми массами и обе относятся к нестабильным частицам.

Первые пионные атомы были получены в 1993 году на ускорителе У-70 в ИФВЭ (Протвино, Россия). Хотя тогда было обнаружено всего 270 атомов, но это позволило установить нижний предел, равный 1,8 фемтосекунды, на время жизни пиония. В эксперименте DIRAC (в котором активно работают открывшие пионий физики ИФВЭ) пучек протонов из протонного синхротрона PS (CERN) с энергией 24 ГэВ рождает пионные атомы в протон-ядерных реакциях.

Схематическая диаграмма, которая поясняет механизм образования и распада пиония.

Атомы разваливаются на пионы и антипионы, которые затем детектируются в двухплечевом магнитном спектрометре (см. рисунок в начале статьи). Этот спектрометр был специально создан для того, чтобы выделять пионы от развала пиония на фоне огромного числа других адронов, образующихся в протон-ядерных столкновениях.

Коллаборация DIRAC зафиксировала более 5000 пионных атомов в 640-а миллионах протон-ядерных столкновений. Это позволило определить время жизни пиония со статистической ошибкой порядка 15-ти процентов. В дальнейшем исследователи надеются снизить эту ошибку до 10-ти процентов.

Перевод Н. Никитина

На рисунке в начале статьи представлен общий вид спектрометра DIRAC.

Обозрение Николая Никитина "Неизбежность странного микромира"

Астронавты на борту "Колумбии" были живы еще минуту, после того, как с ними оборвалась связь

Астронавты на борту Columbia были живы еще минуту, а может и больше, после того, как с ними прервалась связь. Специалисты полагают, что они погибли после того, как корабль начал разваливаться на части в небе над штатом Техас.
Обычно вопрос о судьбе членов экипажа не обсуждался на широкой публике из-за уважения к чувствам членов их семей, но, после публикации<комиссией Гемана>рабочего сценария событий, волей неволей вновь привлек к себе внимание. В рабочем сценарии уточнены времена основных событий, которые сопровождали катастрофу.
Первые признаки грядущего несчастья были зафиксированы в 13:48:39 UTC, когда<шаттл>уже четыре с половиной минуты двигался в земной атмосфере. Последующие 10 минут бортовые компьютеры удерживали курс корабля, несмотря на повреждения, которые препятствовали нормальному полету.
Впервые связь с экипажем прервалась в 13:58:40 UTC, когда бортовые компьютеры зафиксировали увеличение давления в шинах Columbia. Командир корабля Рик Хазбанд (Rick Husband) произнес:<И, м-м, Хью >. Спустя секунд 30 Чарльз Хобо (Charles Hobaugh) в Хьюстоне запросил борт:<Колумбия, это Хьюстон, мы видим ваше сообщение о давлении в шинах, но не получили от вас подтверждение>. Моментом позже Хазбанд произнес:<Роджер, м-м, о >. После 13:59:32 UTC связь с Columbia, как голосовая, так и по каналам телеметрии, прервалась.
Однако бортовой самописец, позже обнаруженный в обломках, продолжал записывать процесс развития катастрофы. Поступление телеметрической информации неожиданно возобновилось в 14:00:02.66 UTC и продолжалось до 14:00:04.826 UTC, после чего окончательно прекратилось. В этот момент левое крыло корабля уже было полностью разрушено. Однако бортовой самописец еще 13 секунд писал телеметрию, пока в 14:00:18 UTC не<умолк>навсегда.
Но, как полагают, астронавты еще были живы и их смерть наступила чуть позже. Когда именно, этого мы не узнаем никогда.