Фундаментальная физика

В Лаборатории фундаментальных взаимодействий кафедры 7 преподаватели, аспиранты и студенты проводят экспериментальные исследования структуры и механизмов рождения элементарных частиц.
Современные работы связаны с изучением свойств и пространственно-временных характеристик кварк-глюонной материи, образующейся в столкновениях релятивистских тяжёлых ионов.
Другим направлением исследований является поиск ответов на принципиальные вопросы Стандартной модели элементарных частиц, с одной стороны, успешно описывающей все наблюдаемые состояния, а с другой стороны, не объясняющей иерархию масс и количество поколений фундаментальных фермионов, барионную асимметрию Вселенной и не определяющей размерность нашего пространства-времени.

Эксперимент GlueX и конфайнмент кварков

Эксперимент GlueX посвящен изучению природы конфайнмента кварков и реализуется на Национальном Ускорительном Комплексе CEBAF имени Томаса Джефферсона (США).
Понимание роли глюонов в конфайнменте кварков – одна из важнейших и сложнейших задач современной физики частиц. Наиболее эффективным способом решения этой задачи является экспериментальное наблюдение экзотических мезонов, квантовые числа которых J^PC запрещены кварковой моделью. Цель эксперимента GlueX: поиск экзотических состояний мезонов с запрещенными квантовыми числами J^PC = 0^+-, 1^-+, 2^+- ... Метод эксперимента: фоторождение гибридных мезонов пучком высокоэнергичных фотонов на жидководородной мишени. При этом возникают возбужденные состояния глюонной связи системы кварк-антикварк.

Эксперимент STAR

Эксперимент STAR на коллайдере релятивистских тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США) предназначен для регистрации заряженных и нейтральных частиц, возникающих в результате взаимодействия релятивистских тяжелых ионов. Это позволяет создавать и изучать свойства материи в экстремальных условиях: при высоких энергиях и/или плотностях.
Уже полученные в эксперименте STAR оценки указывают на то, что кварк-глюонная материя, образуемая в столкновениях тяжелых ядер, является не только самой горячей и наименее вязкой, но и наиболее завихренной жидкостью из всех известных. Эти результаты позволяют предположить, что материя ранней Вселенной была очень горячей и очень текучей субстанцией, в которой могли существовать квантовые вихри с экстремальными характеристиками.

Значение наших работ

Проводимые в Лаборатории исследования имеют фундаментальное значение и выполняются в сложной слабо изученной области физики. Вместе с научными открытиями приходит понимание устройства не только материи в масштабах нуклонов, но и всей Вселенной в первые моменты её рождения.