02-2-1123-2015/2023
 
Приоритет: 1
   
Статус: Завершаемая 


Изучение фундаментальных взаимодействий
в электрон-позитронных и адронных столкновениях
 

Руководитель темы:   

Жемчугов А.С.

Заместитель: Гуськов А.В.

Участвующие страны и международные организации:
Беларусь, Германия, Китай, Италия, Польша, Россия, Швеция, ЦЕРН.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:
В настоящее время Стандартная модель является наиболее точным и всеобъемлющим описанием физических явлений в микромире, хотя и не лишена некоторых недостатков. Ряд явлений, предсказываемых теорией, до сих пор не обнаружен экспериментально. Во многих случаях точность предсказаний Стандартной модели ограничена экспериментальной погрешностью измерения свободных параметров теории. В то же время крайне актуальной задачей является поиск новых явлений, не предсказываемых Стандартной моделью. Обнаружение этих явлений может указать пути к развитию теории и устранению имеющихся недостатков.
Основным инструментом в такого рода исследованиях являются эксперименты на коллайдерах, как протон-протонных (LHC), так и на электрон-позитронных. При проведении измерений с высокой точностью эксперименты на электрон-позитронных столкновениях имеют ряд преимуществ, включая хорошо известную кинематику начального состояния и отсутствие значительного адронного фона, характерного для протонных коллайдеров.
В рамках данной темы проводится поиск новых явлений и проверка предсказаний Стандартной модели в распадах чармония и тау-лептона на наилучшем и в настоящее время единственном источнике экспериментальных данных по рождению чармония и тау-лептонов в e +e - столкновениях - эксперименте BESS-III на электрон-позитронном коллайдере BEPC-II. Также ведется подготовка экспериментов на планируемых в будущем электрон-позитронных коллайдерах сверхвысоких энергий (ILC, CLIC, CEPC, FCC-ee).
Важным дополнением к исследованиям на электрон-позитронных коллайдерах являются исследования на пучках адронов в планируемом эксперименте AMBER, нацеленные на проверку предсказаний КХД, включая прецизионное определение радиуса протона в упругих мюон-протонных столкновениях, адронную спектроскопию, изучение структуры адронов с использованием процесса Дрелла-Яна, процессов с рождением прямых фотонов и состояний чармония. Эксперимент AMBER (Apparatus for Meson and Baryon Experimental Research) это новый эксперимент с фиксированной мишенью на пучке M2 ускорителя SPS в ЦЕРН.



Ожидаемые результаты по завершении этапов темы или проектов:
  1. Прецизионная проверка предсказаний КХД и Стандартной модели в лептонных распадах очарованных мезонов.

  2. Уточнение свойств малоизученных состояний чармония и поиск новых переходов между ними.

  3. Поиск экзотических (XYZ) состояний, изучение их свойств и установление их природы.

  4. Изучение спектра легких адронов. Поиск экзотических состояний (глюболы, гибриды, мультикварки). Решение проблемы "лишних" мезонных и "недостающих" барионных состояний.

  5. Измерение R-отношения в интервале 2,0-6 ГэВ.

  6. Измерение массы тау-лептона с высокой точностью.

  7. Создание универсального генератора Монте-Карло, описывающего основные процессы в e +e - аннигиляции с радиационными поправками на уровне более одной петли, учитывающего поляризацию частиц начального и конечного состояний.

  8. Создание структурных программных модулей для вычисления радиационных поправок на уровне 2 и 3 петли для электрослабых и сильных петель соответственно.

  9. Оценка потенциала коллайдеров CLIC, FCC, CEPC в области прецизионных измерений и поиска новой физики на основе полного моделирования и реконструкции отклика экспериментальной установки.
  10. Подготовка предложений для физической программы Супер С-тау фабрики.
  11. Получение информации о среднеквадратичном радиусе протона в упругих мюон-протонных столкновениях.
  12. Измерений функций партонных распределений в процессе Дрелла-Яна с участием пиона и протона.
  13. Проведение методических исследований и разработка прототипов детекторов Микромегас для модернизации установки AMBER.
Ожидаемые результаты по этапам темы или проектам в текущем году:
  1. Анализ данных эксперимента BES-III.

  2. Разработка программного обеспечения эксперимента.

  3. Создание генератора Монте-Карло для процессов упругого рассеяния, рождения пары фотонов, рождения пары топ кварков в e +e - столкновениях.

  4. Оценка потенциала коллайдеров CLIC, FCC, CEPC по поиску новых физических явлений, в том числе по поискам ненулевого размера электрона, дополнительных пространственных измерений, возбужденных электронов.

  5. Подготовка предложений для физической программы Супер С-тау фабрики.

  6. Проведение пробного сеанса по измерению радиуса протона.
  7. Создание прототипа детектора Микромегас размером 50 см х 50 см и проведение испытаний на тестовых пучках.
Проекты по теме:
  Название проекта Руководитель проекта Приоритет проекта
(сроки реализации)
1. BES-III Денисенко И.И. 1  (2007-2023)
     
Основные этапы темы:
  Этап темы или эксперимент Руководители Статус проекта или эксперимента
  Лаборатория или другие
подразделения ОИЯИ
Ответственные от лаборатории
Основные исполнители
1. Проект BES-III Денисенко И.И.
Реализация
 

ЛЯП
 

Бакина О.В., Бойко И.Р., Гуськов А.В., Дедович Д.В., Егоров П.А., Жемчугов А.С., Нефедов Ю.А., Погодин С.Н., Шелков Г.А.

  ЛТФ
 
Бытьев В.В.
  ЛИТ
 
Кореньков В.В.,  Ососков Г.А.,  Пелеванюк И.С.
2.  Теоретическая поддержка коллайдерных экспериментов Калиновская Л.В.
Реализация
 

ЛЯП

Бойко И.Р., Дыдышко Е.В., Ермольчик В.Л.,  Ермольчик Ю.В., Жемчугов А.С., Нефедов Ю.А., Пухаева Н.Е., Румянцев Л.А., Садыков Р.Р., Сапронов А.А.

  ЛТФ
 
Арбузов А.Б., Бондаренко С.Г., Бытьев В.В.
  ЛИТ
 
Пелеванюк И.С.

Сотрудничество по теме:
 
Страна или международная организация Город Институт или лаборатория Участники Статус
Беларусь Минск НИИ ЯП БГУ Макаренко В.В. Совместные работы
      Макаренко В.В. Обмен визитами
Германия Гамбург DESY Аморосо С.А. Совместные работы
      Глазов А.А. Совместные работы
      Риманн С. Совместные работы
      Риманн Т. Совместные работы
  Ганновер LUH Веретин О.И. Совместные работы
      Книль Б.А. Совместные работы
      Нанава Г. Совместные работы
Италия Турин UniTo Киоссо М. Совместные работы
      Панзиери Д. Совместные работы
Китай Пекин IHEP CAS Ван И. Совместные работы
      Ли Х.Б. Совместные работы
Польша Катовице US Глуза Я. Совместные работы
  Краков INP PAS Вос З. Совместные работы
      Ядах С. Совместные работы
Россия Гатчина НИЦ КИ ПИЯФ Саранцев А.В. Совместные работы
  Новосибирск ИЯФ СО РАН Воробьев В.С. Совместные работы
      Логашенко И.Б. Совместные работы
      Федотович Г.В. Совместные работы
ЦЕРН Женева ЦЕРН Бернхард Й. Совместные работы
      Робсон А. Совместные работы
Швеция Лунд LU Сьёстранд Т. Совместные работы