Odderon

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez

A részecskefizikában az odderon a páratlan-gluonos állapotok tünékeny családjának felel meg, háromgluonos állapot a leggyakoribb. Amikor a protonok nagy energiájú protonokkal vagy antiprotonokkal rugalmasan ütköznek páros és páratlan számú gluonok cseréjével. A páros számú gluon cseréje a rugalmas proton-proton és proton-antiproton szórás keresztező-páros része, míg az odderon csere a rugalmas szórási amplitúdójában egy keresztező-páratlan tagnak felel meg. Körülbelül 48 évbe telt megtalálni az odderon csere határozott jelét.[1]

Leírása[szerkesztés]

A rugalmas ütközések során a szórt részecskék azonossága nem módosul, nem keletkeznek gerjesztett állapotok és/vagy új részecskék. Ezen ütközések kinematikáját az energia és a lendület megmaradása egyaránt szabályozza. Vizsgálták a TOTEM kísérletek által tera-elektron-volt energiatartományban rendelkezésre álló nagyenergiájú rugalmas proton-proton és proton-antiproton ütközések adatait, valamint az ISR és a Tevatron ütköztetők adatait. A proton-proton ütközések megfigyelt jellemzői nem egyeztek a proton-antiproton ütközések jellemzőivel. Ennek eredményeként létezik egy kölcsönhatást közvetítő részecskék családja (Regge trajektória), amely az erős kölcsönhatások tartományában ilyen eltérést eredményezhet. A TOTEM pp adatok √s = 7 TeV-ről és 2,76-ról 1,96 TeV-re való átskálázásával, valamint a D0 proton-antiproton adatokkal 1,96 TeV-en történő összehasonlításával nyert eredmények bizonyítékot szolgáltatnak a t-csatornás az odderon cseréjéről TeV energiákon, melynek statisztikus szignifikanciája legalább 6,26 σ.[1]A nyilvános adatok metaanalízisét egy elméleti elemzés követte, amely az odderon megfigyelés statisztikai szignifikanciáját legalább 7,08 σ-re emelte.[2] A D0 és a TOTEM kísérleti együttműködések a TOTEM proton-proton adatokat a diffrakciós minimum és maximum tartományban 13, 8, 7 és 2,76 TeV-ről 1,96 TeV-re extrapolálták, és ezt összehasonlította a D0 adatokkal 1,96 TeV-nél ugyanabban a t-tartományban. Ez az elemzés legalább 3,4 σ odderon szignifikanciát talált. A TOTEM-kísérlet 3,4-4,6 σ értékével kombinálva 13 TeV-nél t=0-nál ez az elemzés legalább 5,2 σ felfedezési szintű odderon szignifikanciát eredményezett.[3]

Odderon
Család: Hadron
Keresztező-páratlan megfelelője: Pomeron
Összetétel: Páratlan számú gluon
Szimbólum: O
Kölcsönhatások: erős
Előfordulása: t-csatorna csere rugalmas proton-proton és proton-antiproton ütközésekben nagy energiáknál
Alkalmazások: Nagy energiájú részecskefizika
Javasolta: Basarab Nicolescu, Leszek Lukaszuk 1973 októberében[4]
Felfedezte: Csörgő Tamás, Novák Tamás, Roman Pasechnik, Ster András és Szanyi István, 2021 februárjában[1]

Csörgő Tamás és Szanyi István 2021 júliusában[2]

D0 és TOTEM együttműködések 2021 augusztusában[3]

Felfedezése[szerkesztés]

Az első tanulmány az esetleges Odderon-csere elméleti előrejelzéséről Basarab Nicolescu és Leszek Lukaszuk 1973-ban jelent meg. Az odderon nevet 1975-ben D. Joynson, E. Leader, B. Nicolescu és C. Lopez találta ki.[5] Az odderon csere hasonló, de publikálatlan lehetőségét már 1972-ben javasolta Robert Peschanski és A. V. Efremov. [6]48 évvel később, 2021 februárjában egy négy magyar és egy svéd tudósból álló csoport statisztikailag szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb bizonyítékot publikált a tünékeny odderon cseréjére. A magyar témavezető Csörgő Tamás volt, a kutatócsoport tagja volt Roman Pasechnik a lundi egyetemről, Svédországból, Novák Tamás, Ster András és Szanyi István Magyarországról.[7] [8][9][10] Az elemzett proton-proton adatokat korábban a CERN LHC-gyorsítójában működő TOTEM kísérletek, míg a proton-antiproton rugalmas szórási adatokat korábban a Tevatron gyorsítónál működő D0 együttműködés tette közzé a Fermilabnál.

A 2021. februárjában publikált, statisztikusan szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb odderon-csere jelről szóló magyar-svéd tanulmány metaanalízise volt, amely közvetlenül hasonlította össze a már publikált, nyilvánosan elérhető kísérleti adatokat, egy új skálázási módszert alkalmazva.A nyilvánosan és bárki számára elérhető elemzett adatokat a CERN LHC TOTEM kísérlete és a Fermilab Tevatron gyorsítójának D0 kísérlete tette már korábban közkinccsé. Ez a skálaelemzés egy új skálázási függvényt vezetett be, és megfigyelte, hogy egy korlátozott energiatartományban, amely magában foglalja az 1,96 TeV D0 energiát és a 2,76 és 7 TeV TOTEM energiákat, a rugalmas proton-proton ütközések az energiától független kísérleti bizonytalanságon belül vannak. [1] Így közvetlen adat-adat összehasonlítást használt, és megmutatta, hogy a rugalmas proton-proton ütközések energiafüggetlen skálázási függvénye szignifikánsan eltér a rugalmas proton-antiproton ütközések skálázási függvényétől, így statisztikailag szignifikáns jelet ad a tünékeny odderon cseréjéről. Ezt a cikket 2021 júliusában Csörgő Tamás és Szanyi István elméleti tanulmánya is követte, az odderon megfigyelés statisztikai szignifikanciáját legalább 7,08 σ jelre növelve.[2] Ez a cikk egy korábban publikált elméleti modellt, az úgynevezett valós kiterjesztett Bialas-Bzdak modellt használta fel, hogy ne csak a rugalmas proton-proton szórási adatokat extrapolálja az LHC energiákból 1,96 TeV D0 energiára, hanem a rugalmas proton - antiproton szórási adatokat is extrapolálja 0,546 és 1,96 TeV-től a 2,76 TeV és 7 TeV LHC energiákig. A proton-proton adatok modellel történő kiértékelése növelte a bizonytalanságot és csökkentette az odderon jelet önmagában a proton-proton szórási adatokból, de ezt a csökkenést jócskán túlkompenzálta a modell azon képessége, hogy elméletileg értékelje a proton-antiproton szórást az LHC energiákon, ami a statisztikai szignifikancia általános növekedéséhez vezet 6,26-ról 7,08 σ jelre. Egy későbbi kísérleti cikkben a D0 és a TOTEM kísérletek 2021 augusztusában egy legalább 5,2 σ jelet tett közzé az odderon cseréhez.[3] Ezt a statisztikus szignifikanciát úgy érték el, hogy egy 3,4 σ jelet kombináltak az 1,96 TeV-on nagy szórási szögek melletti odderon cseréhez egy 3,4 - 4,6 σ jellel, 13 TeV-nél, majdnem eltűnő szórási szögeknél. Ez egy kísérleti megfigyelés, amelyet a 2,76, 7, 8 és 13 TeV feszültségű rugalmas proton-proton ütközésekre vonatkozó, már publikált és újonnan mért TOTEM kísérleti adatok extrapolálásával kaptunk 1,96 TeV D0 energiára viszonylag nagy szórási szögek mellett, és kombináltuk a TOTEM kísérleti adatokkal. adatok 13 TeV-en kis szórási szögek mellett.[11]

Kitüntetések és elismerések az Odderon felfedezéséért[szerkesztés]

2021 áprilisában a CORDIS, az Európai Bizottság Közösségi Kutatási és Fejlesztési Információs Szolgálata ismerte el a magyar-svéd csapat 2021 februárjában publikált eredményét, a CERN-ben elért részecskefizikai mérföldkőnek nevezve azt.[12] 50 évnyi kutatás után a fizikusok bizonyítékot találtak arra, hogy létezik a megfoghatatlan szubatomi részecskék családja (Regge-trajektória), amelyet odderonnak neveznek.[1][12]

2021 szeptemberében a Nature kutatási ismertetést közölt a D0-TOTEM kísérletek 2021 augusztusi cikkéről, az Odderon-csere egyik felfedezéséről.[13]

Szanyi Istvánt, az ELTE doktoranduszát 2021 szeptemberében az ELTE Márton Áron Speciális Kollégiuma elismerésben részesítette az odderon felfedezéséhez nyújtott hozzájárulásáért.[14]

2021 októberében a 7. Femptoszkópia Napot a gyöngyösi MATE Károly Róbert Campusa, a Wigner Fizikai Kutatóközpont és az Eötvös Tudományegyetem közösen szervezte meg. Ezen a nemzetközi rendezvényen a magyar-svéd kutatócsoport tagjait: Csörgő Tamást, Novák Tamást, Ster Andrást, Szanyi Istvánt a MATE KRC-ről, a Wigner Fizikai Kutatóközponttól és az Eötvös Loránd Tudományegyetemről, valamint Roman Pasechniket a Lundi Egyetemről, Svédországból Odderon Felfedezéséért Elismerő Oklevéllel tüntette ki Bujdosó Zoltán, a MATE KRC főigazgatója.[15][16]

Novák Tamás, a MATE Károly Róbert Campusának oktatója 2021 novemberében Magyarországon Heves Megyei Prima-díjat kapott az odderon felfedezésében való részvételéért.[17]

2021 decemberében a CERN a 2021-es legfontosabb fizikai eredményei között elsőként említette a D0 és a TOTEM kísérleti együttműködések cikkét az odderon-csere felfedezéséről.[18]

Fontos angol nyelvű tudományos közlemények, amelyek az Odderon felfedezéséhez vezettek[szerkesztés]

  • 1973: első publikáció: (1973. október 1.) „A possible interpretation of pp rising total cross-sections”. Lettere al Nuovo Cimento 8 (7), 405–413. o. DOI:10.1007/BF02824484.  
  • 1975: odderon elnevezése:  (1975. december 1.) „Non-regge and hyper-regge effects in pion-nucleon charge exchange scattering at high energies”. Il Nuovo Cimento A 30 (3), 345–384. o. DOI:10.1007/BF02730293.  
  • 1980: az odderon evolúciós egyenlete a QCD- ből: (1980. augusztus 11.) „Three gluon integral equation and odd C singlet Regge singularities in QCD”. Physics Letters B 94 (3), 413–416. o. DOI:10.1016/0370-2693(80)90909-0.  
  • 1990: pomeron és az odderon az erős kölcsönhatás kvantum féle elméletében a QCDben: (1990. november 15.) „Pomeron and odderon in QCD and a two dimensional conformal field theory”. Physics Letters B 251 (2), 284–287. o. DOI:10.1016/0370-2693(90)90937-2.  
  • 1999: új odderon tengelymetszet a QCD-ből: (1999. február 8.) „A Solution of the Odderon Problem”. Physical Review Letters 82 (6), 1092–1095. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.82.1092.  
  • 2000: odderon a QCD-ből rögzített csatolási állandókkal: (2000. március 23.) „A new odderon solution in perturbative QCD”. Physics Letters B 477 (1), 178–186. o. DOI:10.1016/S0370-2693(00)00221-5.  
  • 2003: odderon a kvantum-színdinamikában: (2003. június 17.) „The Odderon in Quantum Chromodynamics”.  
  • 2007: Javaslat az odderon felkutatására a RHIC és az LHC adatainak a segítségével: Avila, R., Gauron, P. & Nicolescu, B. Eur. Phys. J. C 49, 581–592 (2007). https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-006-0074-9
  • 2015: Javaslat az odderon megkeresésére az LHC adatok segítségével: (2015. április 13.) „Extracting the Odderon from p p and p p scattering data”. Physical Review D 91 (7), 074018. o. DOI:10.1103/PhysRevD.91.074018.  
  • 2015: odderon a színes gluon üveg kondenzátumban: (2005. október 3.) „Odderon in the color glass condensate”. Nuclear Physics A 760 (1), 172–207. o. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2005.05.163.  
  • 2019: odderon a valós/imaginárius arányból nulla átadott impulzusnál: (2019. december 27.) „Ratio ρ p p p p ( s ) in Froissaron and maximal odderon approach”. Physical Review D 100 (11), 114039. o. DOI:10.1103/PhysRevD.100.114039.  
  • 2019: a TOTEm legújabb eredményei új fizikára utalnak: (2019. április 9.) „New physics from TOTEM's recent measurements of elastic and total cross sections”. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 46 (5), 055002. o. DOI:10.1088/1361-6471/ab1205.  
  • 2019: odderon és a proton belső szerkezete a modell független Levy sorfejtés segítségével: (2019. január 28.) „Odderon and proton substructure from a model-independent Lévy imaging of elastic pp and pp collisions”. The European Physical Journal C 79 (1), 62. o. DOI:10.1140/epjc/s10052-019-6588-8. PMID 30774536.  
  • 2019: odderon a TeVes energiájú differnciális hatáskeresztmetszetekből: (2019. június 1.) „Odderon effects in the differential cross-sections at Tevatron and LHC energies”. The European Physical Journal C 79 (6), 461. o. DOI:10.1140/epjc/s10052-019-6954-6.  
  • 2020: Javaslat az odderon keresésére az LHC centrális exkluzív részecskekeltésében: (2020. május 13.) „Searching for the odderon in p p → p p K + K − and p p → p p μ + μ − reactions in the ϕ ( 1020 ) resonance region at the LHC”. Physical Review D 101 (9), 094012. o. DOI:10.1103/PhysRevD.101.094012.  
  • 2020: odderon a QCD-ből futó csatolási állandóval: (2020. április 28.) „The Odderon in QCD with running coupling”. Journal of High Energy Physics 2020 (4), 183. o. DOI:10.1007/JHEP04(2020)183.  

További érdekességek[szerkesztés]

Christophe Royon: Az Odderon-felfedezés a D0 és a TOTEM együttműködése révén, Előadás az 50. Nemzetközi Többrészecskés Dinamikai Szimpóziumon, 2021. július 15.

https://indico.cern.ch/event/848680/contributions/4430297/attachments/2282695/3879781/Thursday-ChristopheRoyon.mp4

Csörgő Tamás: Odderon jelének optimalizálása, 2021. július 15.

https://indico.cern.ch/event/848680/contributions/4430734/attachments/2282841/3879785/Thursday-TamasCsorgo.mp4

Csörgő Tamás: Óda az Odderonhoz

https://www.szilajcsiko.hu/single-post/akik-faluro-dolgozva-vannak-ott-a-vilag-tudomanyos-elitjeben-vers-az-odderon-egyik-felfedezojetol

Hivatkozások[szerkesztés]

  1. a b c d e (2021. február 23.) „Evidence of Odderon-exchange from scaling properties of elastic scattering at TeV energies”. The European Physical Journal C (angol nyelven) 81 (2), 180. o. DOI:10.1140/epjc/s10052-021-08867-6.  
  2. a b c (2021. július 13.) „Observation of Odderon effects at LHC energies: a real extended Bialas–Bzdak model study”. The European Physical Journal C (angol nyelven) 81 (7), 611. o. DOI:10.1140/epjc/s10052-021-09381-5.  
  3. a b c (2021. augusztus 4.) „Odderon Exchange from Elastic Scattering Differences between pp and ppbar Data at 1.96 TeV and from pp Forward Scattering Measurements”. Physical Review Letters (angol nyelven) 127 (6), 062003. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.127.062003. PMID 34420329.  
  4. (1973. október 1.) „A possible interpretation of pp rising total cross-sections”. Lettere al Nuovo Cimento (angol nyelven) 8 (7), 405–413. o. DOI:10.1007/BF02824484.  
  5. (1975. december 1.) „Non-regge and hyper-regge effects in pion-nucleon charge exchange scattering at high energies”. Il Nuovo Cimento A (angol nyelven) 30 (3), 345–384. o. DOI:10.1007/BF02730293.  
  6.  Efremov, A. V.; Peshanskii, R. (1972). "Evidence for new singularities in Regge phenomenology" (PDF). OSTI 4691439 (angol nyelven)
  7. Odd Discovery of the Odderon" Press release in English, March 8, 2021, MATE University, Hungary (angol nyelven)
  8. I, Sz Sz: HEOL - Rendkívüli sikert ért el a viszneki akadémikus és csapata. HEOL - Rendkívüli sikert ért el a viszneki akadémikus és csapata , 2021. március 8. (Hozzáférés: 2022. január 23.)
  9. Qubit.hu: Magyar és svéd tudósok szenzációs felfedezése: itt az új részecske, az Odderon (magyar nyelven). Qubit , 2021. március 8. (Hozzáférés: 2022. január 23.)
  10. (2021-03-08) Óriási siker: 48 évnyi kutatás után most magyar tudósok találták meg az új részecskét, az Odderont hvg.hu (magyar nyelven). hvg.hu , 2021. március 8. (Hozzáférés: 2022. január 23.)
  11. Odderon discovered (brit angol nyelven). CERN Courier , 2021. március 9. (Hozzáférés: 2022. január 23.)
  12. a b Particle physics milestone achieved at CERN (angol nyelven). cordis.europa.eu , 2021. április 12.
  13. (2021. október 1.) „Discovery of the odderon (angol nyelven)”. Nature Reviews Physics 3 (10), 680. o. DOI:10.1038/s42254-021-00375-6.  
  14. ELTE Márton Áron Szakkollégium: Szakkollégiumi Díjak, elismerések (Szeptember 22, 2021)
  15. Femtoscopy news
  16. 7th Day of Femtoscopy Oct 28, 2021 (angol nyelven)
  17. Prima Prize of Heves County for the Discovery of the Odderon November 28 2021 (angol nyelven)
  18. Relive 2021 at CERN 21 December 2021 (angol nyelven)