Обработка данных экспериментов KEDR и BESIII для R(s) ℯ+ℯ- аннигиляции в теоретико-возмущенческой КХД и определение αs
Экспериментальные данные, полученные коллаборациями KEDR и BESIII при энергиях ниже порогов рождения очарованных кварков, сравниваются с выражениями квантовой хромодинамики (КХД) для безмассового случая (отношение \(R\) в процессе \(e^+e^-\)-аннигиляции), обрезанными на различных порядках теории возмущений. Результаты фитирования демонстрируют зависимость определяемых значений \(\alpha_s(M_Z)\) от порядка обрезания соответствующих приближений. Аппроксимация объединенных данных KEDR и BESIII (с учетом обрезания на масштабе массы \(J/\psi\)-мезона) в приближениях следующего за главным (NLO), следующего за следующим за главным (NNLO) и следующего за следующим за следующим за главным (N3LO) порядков дает следующие результаты: \(\alpha_s(M_Z)=0.1151_{-0.0069}^{+0.0052}\), \(\alpha_s(M_Z)=0.1190_{-0.0081}^{+0.0064}\) и \(\alpha_s(M_Z)=0.1283_{-0.0075}^{+0.0028}\). Наблюдаемая тенденция к росту значений \(\alpha_s(M_Z)\) при повышении порядка приближения связана с влиянием кинематических вкладов типа \(\pi^2\) в коэффициенты отношения \(R\) (не полностью контролируемых в рамках асимптотических разложений теории возмущений), которые возникают вследствие аналитического продолжения из области пространственно-подобных энергий в область времени-подобных энергий. Обсуждаются вопросы применения разложений теории возмущений фиксированного порядка и учета эффектов аналитического продолжения. Исправлено: 28 июля 2026 (внесены изменения в уравнения (12)–(14), также после них было добавлено ещё одно уравнение)
Поиск легкой темной материи и проявлений темного сектора на ускорителе SPS СERN в эксперименте NA64: и др.
С момента своего старта в 2016 году эксперимент NA64 положил начало поискам легкой темной материи (ЛТМ) с помощью электронных [1], позитронных [2], мюонных [3] и адронных [4] пучков. Эксперимент успешно выполнил основные задачи, изложенные в отчете Европейской стратегии по физике частиц за 2018 год, и даже превзошел их, получив результаты, демонстрирующие способность работать в практически бесфоновом режиме. В рамках инициативы ЦЕРНа "Физика за пределами коллайдера" (Physics Beyond Collider) вклад NA64 признан взаимодополняющим и заслуживающим дальнейшего продолжения. Главное преимущество этого метода по сравнению с подходами, основанными на beam-dump пучка, заключается в том, что вероятность появления сигнала пропорциональна (константа связи) 2 , а не (константа связи) 4 , что уменьшает требуемое пучковое время для достижения той же чувствительности. Чтобы в полной мере использовать физический потенциал NA64, проведенное во время LS3 обновление позволит NA64 работать практически в бесфоновом режиме при более высокой интенсивности пучков SPS. Запланированные модернизации включают (а) улучшение герметичности установки с помощью нового адронного калориметра вето, (б) улучшение идентификации частиц благодаря модернизации детектора синхротронного излучения и (в) возможность увеличения интенсивности за счет модернизированной электроники. Коллаборация NA64 продолжит набор и анализ данных в сеансах которые начнутся после апгрейда Большого адронного коллайдера. Ожидаемое количество зарегистрированных электронов (∼10 13 ), позитронов (∼10 11 ) (40 и 60 ГэВ) и мюонов (∼2×10 13 ) на мишени позволит NA64 исследовать новые кинематические области поиска легкой темной материи, что может привести к открытию или окончательному исключению большинства хорошо обоснованных моделей легкой темной материи.
Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс ОИЯИ
Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс (МИВК) ЛИТ ОИЯИ является ключевым звеном сетевой и информационно-вычислительной инфраструктуры ОИЯИ. МИВК рассматривается как уникальная базовая установка ОИЯИ и играет определяющую роль в научных исследованиях, для проведения которых требуются современные вычислительные мощности и системы хранения. Уникальность МИВК обеспечивается сочетанием всех современных информационных технологий от сетевой инфраструктуры с пропускной способностью от 2х100 Гбит/с до 4х100 Гбит/с, распределенной системой обработки и хранения данных, основанной на грид технологиях и облачных вычислениях, гиперконвергентной вычислительной инфраструктурой на жидкостном охлаждении для суперкомпьютерных приложений. Многофункциональность, высокая надежность и доступность в режиме 24х7x365, масштабируемость и высокая производительность, надежная система хранения данных, информационная безопасность и развитая программная среда являются основными требованиями, которым удовлетворяет МИВК. Надежность и доступность МИВК обеспечивается развитой системой высокоскоростных телекоммуникаций и современной локальной сетевой инфраструктурой, а также надежной инженерной инфраструктурой, обеспечивающей гарантированное энергообеспечение и холодоснабжение серверного оборудования. МИВК является основой для вычислительных экспериментов на ускорительном комплексе NICA. Эксперименты BM@N, MPD и SPD интенсивно используют все вычислительные компоненты и системы хранения данных МИВК. Являясь частью глобальной вычислительной сети LHC, МИВК выступает в качестве Tier1 сайта для эксперимента CMS на LHC и Tier2 сайта, обеспечивающего поддержку экспериментов на LHC и других крупномасштабных мировых экспериментов в области физики высоких энергий. Интегрированная облачная среда государств-членов ОИЯИ ориентирована на поддержку пользователей и экспериментов в России, Китае, США и др. (например, NICA, NOvA, Baikal-GVD, JUNO). Платформа HybriLIT с суперкомпьютером «Говорун» как основным ресурсом для суперкомпьютерных вычислений обеспечивает возможность как по разработке математических моделей и алгоритмов, так и для проведения ресурсоемких расчетов, в том числе на графических ускорителях, позволяющих развивать экосистему для задач ML/DL, анализа больших данных и квантовых вычислений на симуляторах.
Ядерная оптика поляризованных нуклонов и ядер привысоких энергиях: исследования на комплексе Нуклотрон М–NICA
Преломление частиц (нуклонов, ядep, γ -квантов) в веществе с поляризованными протонами (ядрами) приводит к проявлению когерентного квазиоптического явления ядерной прецессии спина частиц (ядер) в псевдомагнитном поле вещества с поляризованными спинами и эффекта двулучепреломления частиц (ядер) со спином S ≥ 1, возникающих даже в неполяризованном веществе. Эти явления можно наблюдать и изучать на комплексе Нуклотрон М–NICA. Подобные эффекты для γ -квантов доступны для наблюдения на ускорителе LINAC. Когерентные квазиоптические явления поворота спина и спинового дихроизма обусловлены не только сильными взаимодействиями: T - и P -нечетные, T -нечетные P -четные и T -четные P -нечетные взаимодействия также вносят вклад. Исследование этих явлений позволяет получить ограничения на величину этих вкладов при энергиях, доступных на комплексе Нуклотрон М–NICA. При исследовании столкновений поляризованных частиц необходимо учитывать возможное влияние квазиоптических явлений поворота спина и спинового дихроизма, вызванных ядерной прецессией спина и двулучепреломлением.
Коэффициент оптического пропускания кремнеземного аэрогеля
Представлены результаты исследования аэрогелевых детекторов черенковского излучения и оптические характеристики образцов аэрогеля в рамках эксперимента SPD на ускорительном комплексе NICA, который строится в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна, Россия). Коэффициент пропускания образцов аэрогеля измерен в Национальной научной лаборатории им. А. Алиханяна (Ереванский физический институт). Измерения продольного пропускания проведены для двух различных образцов аэрогеля. Анализ данных и визуализация результатов проводились с использованием программных пакетов OriginPro 8.5 и ROOT. Для оценки достоверности, качества и точности измерений полученные результаты были сопоставлены с аналогичными исследованиями, проведенными в других исследовательских центрах.
Исследование низкоэнергетической КХД в реакциях мезонов с кулоновским полем атомных ядер
Представлен обзор развития теоретических и экспериментальных исследований параметров низкоэнергетической КХД, начиная с первых работ в Лаборатории теоретической физики ОИЯИ до современных измерений в ЦЕРН. Кратко обобщён исторический контекст, а также новаторские теоретические подходы, применявшиеся в ОИЯИ для вычисления параметров мезонов в различных адронных моделях, заложившие основу для экспериментального предложения по изучению поляризуемости пиона в реакции радиационного рассеяния на ядрах. Первое наблюдение эффекта Комптона на пионе и первые измерения поляризуемости заряженного пиона и константы γ → 3 π , проведённые на ускорителе У-70, представлены как ключевые события, позволившие приступить к количественным исследованиям структуры мезонов и подчеркнувшие их влияние на феноменологию низкоэнергетической КХД. Дальнейший прогресс в теоретических прогнозах позволил выявить необходимость более высокоточных экспериментальных данных, что послужило стимулом для новых измерений с использованием пучков пионов в эксперименте COMPASS в ЦЕРН. Намечены планы будущих исследований в рамках эксперимента AMBER, где использование каонных пучков позволит провести прецизионные измерения поляризуемости каонов и связанных с ними низкоэнергетических констант, что улучшит понимание динамики сильных взаимодействий.
ZFITTER: Теоретические вычисления и высокоточная проверка Стандартной модели
В статье описывается разработка компьютерного кода ZFITTER в контексте высокоточной проверки Стандартной модели в эпоху работы коллайдера LEP. Анализируются особенности кода, позволившие ему стать стандартным инструментом для теоретической интерпретации электрослабых наблюдаемых. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития ZFITTER и его вклад в исследовательские проекты на будущих электрон-позитронных коллайдерах. Приводятся численные иллюстрации влияния сдвигов значений параметров и добавления новых результатов вычисления радиационных поправок более высоких порядков.
3D-сегментированный нейтринный детектор SuperFGD
Ближний детектор ND280 ускорительного эксперимента с длинной базой T2K был модернизирован для повышения точности измерения осцилляционных параметров нейтрино. Ключевым компонентом модернизации является новый пластиковый сегментированный сцинтилляционный детектор Super Fine Grained Detector (SuperFGD), состоящий примерно из 2 миллионов оптически изолированных кубиков размером 1 см 3 , сигналы с которых транспортируются в трех ортогональных направлениях спектросмещающими волокнами и регистрируются микропиксельными лавинными фотодиодами. SuperFGD обеспечивает 3D-изображения взаимодействий нейтрино за счет регистрации треков заряженных частиц в конечном состоянии, включая протоны с порогом регистрации около 300 МэВ/c. Благодаря мелкой сегментации и субнаносекундному временному разрешению SuperFGD способен детектировать нейтроны, возникающие при взаимодействии нейтрино, и измерять их кинетическую энергию, используя метод времени пролета. В статье подробно описывается устройство детектора, его создание и запуск в эксплуатацию на нейтринном пучке эксперимента T2K.
Отчёт о техническом проектировании детектора спиновой физики на NICA: и др. (SPD Collaboration).
Коллаборация Spin Physics Detector предлагает установить универсальный детектор во второй точке взаимодействия строящегося коллайдера NICA (ОИЯИ, Дубна) для исследования спиновой структуры протона и дейтрона и других спин-зависимых явлений, используя уникальную возможность работы с поляризованными пучками протонов и дейтронов при энергии столкновения до 27 ГэВ и светимости до 10 32 см −2 с −1 . Главной целью эксперимента является обеспечение доступа к глюонным функциям партонных распределений, зависящим от поперечного импульса (TMD PDFs), в протонах и дейтронах, а также к распределению «трансверсити» (transversity) для глюонов и тензорным PDFs в дейтронах посредством измерения специфических одно- и двухспиновых асимметрий с использованием различных дополняющих друг друга процессов, таких как образование чармония, открытого чарма и прямых фотонов. Возможно изучение других поляризационных, а также не связанных с поляризацией эффектов, особенно на первом этапе работы коллайдера NICA в условиях пониженной светимости и энергии столкновений протонных и ионных пучков. Данная статья посвящена исключительно техническим вопросам построения установки SPD. Исправлено: 5 февраля 2025 года (фамилия одного из авторов изначально была написана с ошибкой (M. Bolsunovskya), правильное написание: M. Bolsunovskaya). 23 апреля 2025 года (фамилия одного из авторов изначально была написана с ошибкой (A. Seleznev), правильное написание: A. Selezenev).
Поиск осцилляций KS,L и невидимых распадов в темном секторе на NA64
Распады K S,L → invisible никогда не проверялись экспериментально. В Стандартной Модели (СМ) их коэффициенты ветвления для распада на два нейтрино предсказываются как чрезвычайно малые: Br ( K S,L → νν̄ ) ≲ 10 −16 . Мы рассматриваем несколько естественных расширений СМ, такие как модель с двумя дублетами Хиггса (2HDM), 2HDM и легкая скалярная модель, и модель зеркальной темной материи, которые позволяют увеличить Br ( K S,L → invisible ) до измеримого уровня. Мы кратко обсуждаем возможный поиск распадов K S,L → invisible и осцилляций K S,L в темном секторе в эксперименте NA64 в ЦЕРНе с чувствительностью к Br ( K S,L → invisible ) ≲ 10 −7 −10 −5 .