Американские исследователи из Национальных лабораторий имени Ферми (Фермилаб) запустили новый детектор протонов. Установка, получившая название SeaQuest, предназначена для проведения экспериментов, призванных уточнить внутреннее строение протонов. При ее создании ученые использовали несколько частей от старых детекторов. Подробности приводятся на официальном сайте Фермилаба и в Symmetry Magazine.

Название установки (sea – «море») взято по той причине, что на ней будут изучаться процессы с участием частиц из так называемого нуклонного моря. Это море образовано виртуальными кварками и антикварками, пары которых постоянно рождаются и исчезают внутри нуклонов, то есть протонов и нейтронов. При столкновении двух нуклонов (в SeqQuest пучок протонов с энергией в 120 гигаэлектронвольт сталкивается с неподвижной мишенью) антикварк из нуклонного моря одной частицы может провзаимодействовать с кварком из другой.

Результатом такого взаимодействия (фактически речь идет об аннигиляции) будет квант, который затем превратится в пару из лептона и его античастицы. Лептонами называют электроны, мюоны и тау-частицы. Изучая подобные столкновения, которые принято называть процессами Дрелла-Яна, исследователи рассчитывают уточнить существующую информацию о строении протонов.

Кроме того, физики хотят выяснить то, в каком соотношении рождаются пары кварков и антикварков разных типов, а также определить характер отличий протонов на поверхности атомного ядра от протонов в центре ядер.

Современные детекторы элементарных частиц представляют собой как правило сложные приборы, размер которых достигает десятков метров. Их строительство занимает несколько лет, а один эксперимент также может растягиваться на годы, поскольку для сбора статистики ученым требуется зарегистрировать очень большое количество частиц.