О конференции «CONFINEMENT-XI» 7-12 сентября

21 ноября 2014 г.

C 7 по 12 сентября в Петербурге, в гостинице «Холлидэй Инн», проходила 11 международная конференция «Невылетание кварков и спектр адронов». Эта конференция, происходящая регулярно раз в два года, собрала в этом году 298 участников. В организации конференции принимали участие СПбГУ, НИЦ «Курчатовский институт», ОИЯИ (Дубна) и ПИЯФ. Сотрудники нашего института работали в организационном комитете и входили в состав международного Программного комитета, возглавляли работу двух из семи секций конференции, определяли их тематику и список приглашенных докладчиков.

Работа конференции была очень интенсивной. За пять рабочих дней было сделано около 30 пленарных обзорных докладов. Прошло 4 «круглых стола», посвященных актуальным проблемам, которые вызвали оживленные дискуссии собравшихся. На 7 параллельных секциях было заслушано 90 докладов, наконец, еще около 60 докладов было представлено на специальной стендовой сессии конференции. Организация докладов была очень хорошей, все шло строго по расписанию, с минимумом ошибок или накладок.

Представленные пленарные доклады носили обзорный характер, причем тематика их была разбита по дням. Первый день был посвящен новым результатам, полученным на Большом Адронном коллайдере (БАК). Принято считать, что основным результатом БАК стало открытие бозона Хиггса. Однако это не единственный, а может быть, даже и не самый интересный результат, полученный на БАК. В конце концов, бозон Хиггса был предсказан теоретически много лет тому назад, и вопрос состоял только в его массе. Правда, этот вопрос был принципиальным. Если бы масса бозона оказалась большой, то электрослабая теория оказалась бы сильно взаимодействующей, и нас ожидал бы целый новый мир частиц с массами около 1 ТэВ, похожий на мир адронных резонансов. Этого не случилось, природа пошла по более скучному и примитивному пути.

Однако гораздо интереснее не то, что удалось открыть на БАК, а то, что открыть не удалось. Большинство теоретиков ожидали, что на БАК будут обнаружены признаки суперсимметрии. Эта красивая симметрия (симметрия между бозонами и фермионами) является уже много лет стандартным ингредиентом всех теоретических построений. Хотя определенная надежда еще остается, уже почти ясно, что вплоть до энергий 1 ТэВ суперсимметрии нет. Природа с удивительным постоянством и точностью продолжает следовать предсказаниям Стандартной модели. Между тем Стандартная модель логически не замкнута и не является самосогласованной с теоретической точки зрения. Накопился большой массив экспериментальных фактов (осцилляции нейтрино, «темная» энергия и «темная материя»), которые в основном пришли из космологии и астрофизики, и которые не укладываются в рамки Стандартной модели. Эта тема (которая в последнее время получила название BSM – beyond Standard model) стала одной из центральных в физике частиц. Сценарии BSM на конференции обсуждались в большом обзорном докладе E.Pallante из университета Gronningen, а затем состоялся «круглый стол» с участием D.Espriu (университет Barcelona), G.Caccialapagila (IPN, Лион), E.Poppitz (университет Toronto), M.Rauch (университет Karlsrue), а также всех присутствующих. Обсуждение было очень активным, однако следует признать, что свежих, а главное, не противоречащих эксперименту идей в BSM пока маловато. По-видимому, следует подождать новых экспериментальных данных.

БАК часто воспринимают как инструмент для открытия «новой физики». Это верно, но этим его роль не ограничивается. Благодаря рекордной светимости этот ускоритель предоставляет невиданные возможности также и для «старой» физики, в частности, для теории сильных взаимодействий. С этой точки зрения он и был интересен для участников нашей конференции. Так, в докладе J.Tasser (MIT) рассказывалось о том, что нового можно сказать о физике глюонных и кварковых струй с помощью БАК. Подробно обсуждались новые возможности в измерении партонных распределений, сечений, дифракционных процессов. Также обсуждались перспективы так называемого эксперимента Run 2 на LHC, результаты которого скоро станут доступны.

Вторая половина этого дня была посвящена адронной спектроскопии. M.Shrpherd (Indiana U) представил результаты БАК по тяжелым кваркониям (т.е. адронам, содержащим тяжелые b, c, t -кварки). В этом вопросе в последнее время происходят фундаментальные изменения. В частности, почти наверняка открыт ряд адронов (мезонов) с экзотическими квантовыми числами (тетракварки). Это открытие имеет для квантовой хромодинамики (КХД, современной теории сильных взаимодействий) очень большое значение. Все наблюдаемые до сих пор адроны состояли из трех кварков (барионы) или из кварка и антикварка (мезона). Открытые тетракварки представляют собой принципиально новый класс частиц.

Второй доклад (J.Bulava,Trinity College, Dublin) был посвящен возросшим возможностям решеточных симуляций. Этот метод (моделирование на компьютере КХД, исходя из первых принципов) стал в последнее время необычайно мощным и уже составляет серьезную конкуренцию непосредственным наблюдениям в результате дорогостоящих экспериментов. В то же время он позволяет ставить ряд «мысленных экспериментов», результаты которых необходимы для большего понимания сильных взаимодействий. Благодаря работам последних лет стало возможно вычислять на компьютере сечения рассеяния сильновзаимодействующих частиц друг на друге и непосредственно наблюдать адронные резонансы.

Второй день конференции был посвящен более традиционным областям КХД. S.Gardner (U Kentucky) представила обзор возможных прецизионных экспериментов и вычислений, которые могли бы пролить свет на физику BSM в области доступных энергий. Для того, чтобы открыть «новую физику» не всегда необходимо делать эксперименты при сверхвысоких энергиях. Новые частицы и взаимодействия должны проявляться и в области более умеренных энергий в виде (малых) поправок к Стандартной модели. Однако для того, чтобы их обнаружить, нужны очень точные эксперименты. Они стали возможны благодаря уникальным возможностям БАК.

Д.Мелихов (МГУ) рассказал о последних достижениях в области правил сумм КХД. J.Erpler поведал, как обстоят дела с прецизионными измерениями константы сильных взаимодействий и масс кварков, F.Mescia (U Barcelona) сделал доклад по физике тяжелых кварков. J.Binens (Lund Uni), известный эксперт в области киральной теории возмущений, рассказал о статусе этой теории. Эта полуфеноменологическая теория, описывающая поведение адронов при малых энергиях, давно и с большим успехом используется в физике сильных взаимодействий. В последнее время она неожиданно нашла применение также и в решеточных симуляциях КХД на компьютерах, поскольку позволяет предсказать зависимость физических величин от объема системы.

«Круглый стол» в этот день был посвящен возможностям компьютерного моделирования в адронной феноменологии и физике низких энергий (и нерешенным проблемам в этой области). Если верить выступавшим, перспективы эти превосходят всякие ожидания. Мне, однако, их выступления не показались убедительными.

Более интересным оказался третий день конференции, где речь шла о КХД при ненулевой температуре и химическом потенциале, кварк-глюонной плазме, столкновении тяжелых ионов и так далее. При столкновении достаточно тяжелых ионов с большим количеством частиц рождаются тысячи новых частиц. В дело вступают закономерности статистической физики. Можно считать, что мы имеем дело с куском материи, нагретым до очень высокой температуры (в сотни тысяч раз выше, чем внутри Солнца) размером в несколько ферми (и существующим очень непродолжительное время). При таких температурах возможны новые, еще неизвестные состояния вещества. Кварк-глюонная плазма является одним из таких состояний. Благодаря очень высокой температуре, адроны «плавятся», и кварки, находящиеся в них, освобождаются. Можно было бы ожидать, что мы будем иметь дело с идеальным газом кварков (и глюонов). Однако эксперименты показывают, что данное состояние вещества гораздо ближе к некой «кварковой жидкости» с почти нулевой вязкостью. Одной из целей БАК является изучение этих новых форм материи.

4-й и 5-й дни конференции были главным образом посвящены невылетанию кварков. C докладами выступили В. Борняков (ИТЭФ), M. Kreutz (Brookhaven Lab.), А. Горский (ИТЭФ), С.Афонин (СПбГУ), H. Reinhardt (Университет Tuebingen), А. Юнг и В. Петров (ПИЯФ НИЦ «Курчатовский институт») и многие другие.

Проблема невылетания (конфайнмента) кварков остается одной из центральных в физике сильных взаимодействий. Мы знаем, что кварки в свободном состоянии не встречаются, а живут только внутри адронов. Причиной тому служит то, что между ними действует постоянная (не зависящая от расстояния!) сила, равная 14 тоннам. Взаимодействия с такими свойствами еще никогда не встречались в физике, понять природу этой силы мы пытаемся вот уже на протяжении 40 лет. Можно припомнить только еще один пример, когда проблема столь же долго не поддавалась усилиям исследователей – это сверхпроводимость. Открытая Каммерлинг-Оннесом в 1911 году, она получила объяснение в работах Бардина-Купера-Шриффера лишь в 1956.

В настоящее время усилия теоретиков сосредоточились вокруг двух возможных механизмов: монопольном и вихревом. Оба основаны на довольно экзотических объектах. Монополи – это частицы с ненулевым цветным магнитным зарядом, их существование доказано в КХД. Существование вихрей носит более гипотетический характер, хотя их упрощенный аналог существует в сверхпроводниках (открыты А.А. Абрикосовым, за что ему была присуждена Нобелевская премия несколько лет назад). Преимущества и недостатки обоих механизмов стали предметом жарких дискуссий во время конференции.

«Круглый стол» в последний день был посвящен поведению КХД при большом числе цветов. Эта воображаемая теория (в природе число цветов равно трем) служит «теоретической лабораторией» для всех, кто занимается физикой сильных взаимодействий. В обсуждении участвовали такие признанные эксперты, как A. Armoni (Университет Swansea), E. Poppitz и J. Goity (Jefferson Lab), G. Bali (университет Regensburg). Дискуссия вызвала очень большой интерес и далеко вышла за рамки отведенного времени.

В заключительном докладе Н.Брамбилла на правах председателя оргкомитета подвела итоги теории со времени прошлой (10-й) конференции. Многое изменилось, хотя прошло всего лишь два года. За это время ушли из жизни как минимум три выдающихся теоретика, внесших важный вклад в развитие области: P.v.Baal (Leiden U), Д. Дьяконов (ПИЯФ), М. Поликарпов (ИТЭФ). Их имена часто упоминались в докладах, некоторые доклады были посвящены их памяти. Вспоминала их и Н.Брамбилла.

Доклады, представленные на секциях, носили, конечно, более профессиональный характер и имели более узкий интерес. Семь отдельных секций охватывали все области КХД и теории сильных взаимодействий. Уровень секций был очень высоким, иногда значительно выше уровня пленарных докладов. Некоторые доклады с секций я бы сделал пленарными, а некоторые пленарные можно было бы отнести к секциям. Но так уж решил оргкомитет и International Advisory Board... В целом же уровень конференции был поразительно высоким, а состав участников – весьма представительным. Не так уж часто встретишь конференцию такого уровня в наше время.

Доклады большинства участников можно найти в сети Интернет по адресу: https:// indico.cern.ch/event/287920/ timetable/#20140908. Предполагается также издать Proceedings конференции, куда будет включена часть докладов, сделанных на конференции.

Доктор физ.-мат. наук В.Ю. Петров

Гатчинская правда, № 130 (20574) от 18 ноября

Читайте также