Исследование дифракционных процессов в столкновениях адронов

В 60-егг. волнующей и широко обсуждаемой проблемой была асимптотика адронных взаимодействий: как ведут себя сечения адронных процессов при неограниченном росте энергии частиц? Простейшее и потому наиболее привлекательное предположение основывалось на так называемой оптической модели. В этой модели адрон, как протяжённый объект, представляет собой поглощающую (серую или чёрную) сферу постоянного радиуса. Сечения взаимодействия и ширина дифракционного конуса при достаточно большой энергии становятся постоянными величинами. Но развивалась и другая концепция, в которой сечения и ширина конуса непостоянны. Такая возможность обусловлена виртуальными частицами, образующими «шубу» адрона. С ростом энергии число виртуальных частиц может возрастать, что приводит к росту размера адрона. Таким образом, перед экспериментом встала задача проверить теоретические гипотезы. Оценки показали, что измерение необходимо проводить с высокой точностью (?2 %) и в широком интервале энергии E > 5 ГэВ. Исследования упругого рассеяния пионов и протонов на протонах и лёгких ядрах начались в ОИЯИ буквально на первых оборотах пучка СФ. Были предложены новые методики измерения упругого рассеяния (дифракции). На внутреннем пучке СФ была размещена тонкая мишень, допускающая многократное прохождение через неё пучка ускоряемых частиц. Это была плёночная мишень толщиной около 0,5 мкм. Позже была создана газовая сверхзвуковая водородная струя – мишень. Это принципиально новая и важная техника работы на ускорителях.

Первые данные об упругом рр рассеянии, полученные в ОИЯИ в интервале энергии 2-10 ГэВ, указывали на сужение дифракционного конуса. Данные BNL и ЦЕРН в диапазоне энергии 15–24 ГэВ указывали на постоянство сечения и конуса. Однако невысокая точность измерений не позволяла сделать убедительный вывод. Оригинальный метод исследования и широкий интервал энергии, достигнутый на самых крупных в 1968–1972 гг. ускорителях СФ и У-70, позволил ответить на поставленный вопрос. Эксперимент однозначно свидетельствует о логарифмическом росте радиуса протона с ростом энергии зондирующего пучка.

Исследования, выполненные на СФ и У-70 в конце 60-х гг. сразу после запуска этих ускорителей, сыграли важную роль в формировании концепции дифракции адронных волн. Попытки сформулировать более точную и полную концепцию дифракции адронов продолжаются до сих пор. Этому посвящён проект «ТОТЕМ» на коллайдере БАК в ЦЕРН.