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Odderón

En física de partículas , el odderon corresponde a una esquiva familia de estados de gluones impares, dominada por un estado de tres gluones. Cuando los protones chocan elásticamente con otros protones o con antiprotones a altas energías, se intercambian gluones . El intercambio de un número par de gluones es una parte de cruce-par de la dispersión elástica protón-protón y protón-antiprotón , mientras que el intercambio de odderon (es decir, el intercambio de un número impar de gluones) corresponde a un término de cruce -impar en la amplitud de dispersión elástica . A su vez, la contraparte de cruce-impar del odderon es el pomeron . [ aclaración necesaria ]

Se necesitaron aproximadamente 48 años para encontrar una señal definitiva de intercambio de odderon. [2]

Descripción

En las colisiones elásticas , la energía cinética total del sistema se conserva, por lo que no se modifica la identidad de las partículas dispersas, no se producen estados excitados y/o nuevas partículas. La cinemática de estas colisiones está regida por la conservación de la energía y del momento .

Los datos sobre colisiones elásticas de protón-protón de alta energía proporcionados por la Colaboración TOTEM en un rango de energía de teraelectronvoltios , junto con los datos del experimento DØ sobre colisiones elásticas de protón-antiprotón en el colisionador Tevatron fueron ingredientes clave en el descubrimiento del intercambio de odderons. Las características observadas de las colisiones protón-protón no coincidían con las características de las colisiones protón-antiprotón. Como resultado, existe una familia de partículas mediadoras de interacción ( trayectoria de Regge ) que puede dar lugar a dicha desviación en el rango de interacciones fuertes .

Descubrimiento

El primer artículo sobre la predicción teórica del posible intercambio de odderons fue publicado en 1973 por Basarab Nicolescu y Leszek Łukaszuk. [1] El nombre odderon fue acuñado en 1975 en un artículo del mismo grupo (Joynson, D.; Leader, E.; Nicolescu, B. y Lopez, C.) [3]

En diciembre de 2020, las colaboraciones DØ y TOTEM hicieron pública su preimpresión aprobada por CERN y Fermilab [2], publicada posteriormente en Physical Review Letters en agosto de 2021. [2] El DØ y TOTEM extrapolaron los datos de protón-protón de TOTEM en la región del mínimo y máximo difractivo de 13, 8, 7 y 2,76 TeV a 1,96 TeV y los compararon con la medición de protón-antiprotón del DØ a 1,96 TeV en el mismo rango t, encontrando una significancia de odderon de 3,4  σ . TOTEM observó una señal de odderon independiente en transferencias bajas de cuatro momentos a 13 TeV. Cuando se realiza una combinación parcial de las mediciones de ρ y la sección transversal total de TOTEM a 13 TeV, la significancia combinada varía entre 3,4 y 4,6  σ para los diferentes modelos. La combinación de esto con el efecto 3,4  σ en las secciones transversales diferenciales protón-protón extrapoladas dio como resultado una significación estadística de al menos 5,2  σ . Esta es la primera observación estadísticamente significativa de efectos de intercambio de odderons mediante colaboraciones experimentales. [2]

Un análisis de escala húngaro-sueco introdujo una nueva función de escala y observó , de forma dependiente del modelo, que en un rango de energía limitado, que incluye la energía DØ de 1,96 TeV y las energías TOTEM de 2,76 y 7 TeV, las colisiones elásticas protón-protón están dentro de las incertidumbres experimentales independientes de la energía de la colisión. [4]

En este dominio de validez determinado de forma dependiente del modelo, el equipo húngaro-sueco utilizó una comparación directa de datos y demostró que la función de escala independiente de la energía de las colisiones elásticas protón-protón es significativamente diferente de la función de escala de las colisiones elásticas protón-antiprotón, lo que proporciona una señal estadísticamente significativa para el intercambio del elusivo odderon. La preimpresión de este análisis se hizo pública en diciembre de 2019 y su forma final se publicó en febrero de 2021. [4]

Este artículo fue secundado en julio de 2021 por un artículo teórico de Tamás Csörgő e István Szanyi, aumentando la significancia estadística de la observación de odderon a al menos 7,08  σ de señal. [5] Este artículo utilizó un modelo teórico publicado previamente, el llamado modelo real extendido de Bialas-Bzdak, para extrapolar no solo los datos de dispersión elástica protón-protón de las energías del LHC a la energía DØ de 1,96 TeV, sino también para extrapolar los datos de dispersión elástica protón-antiprotón de 0,546 y 1,96 TeV a las energías del LHC de 2,76 TeV y 7 TeV. La evaluación de los datos protón-protón con un modelo aumentó la incertidumbre y disminuyó la señal de odderon a partir de los datos de dispersión protón-protón únicamente, pero esta disminución fue compensada con creces con la capacidad del modelo para evaluar teóricamente la dispersión protón-antiprotón a las energías del LHC, lo que llevó a un aumento general de la significancia estadística de  la señal σ de 6,26 a 7,08 . [5]

Cronología de artículos que descubren el intercambio de Odderon

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Łukaszuk, L.; Nicolescu, B. (1 de octubre de 1973). "Una posible interpretación de las secciones transversales totales crecientes de pp". Letra al Nuevo Cimento . 8 (7): 405–413. doi :10.1007/BF02824484. S2CID  122981407.
  2. ^ abcde Abazov, VM; et al. (4 de agosto de 2021). "Intercambio de Odderon a partir de diferencias de dispersión elástica entre datos pp y ppbar a 1,96 TeV y a partir de mediciones de dispersión hacia adelante de pp". Physical Review Letters . 127 (6): 062003. arXiv : 2012.03981 . Bibcode :2021PhRvL.127f2003A. doi :10.1103/PhysRevLett.127.062003. PMID  34420329. S2CID  227737845.
  3. ^ Joynson, D.; Leader, E.; Nicolescu, B.; Lopez, C. (1 de diciembre de 1975). "Efectos no regge e hiperregge en la dispersión por intercambio de carga pión-nucleón a altas energías". Il Nuovo Cimento A . 30 (3): 345–384. Bibcode :1975NCimA..30..345J. doi :10.1007/BF02730293. S2CID  124183973.
  4. ^ ab Csörgő, T.; Novák, T.; Pasechnik, R.; Ster, A.; Szanyi, I. (23 de febrero de 2021). "Evidencia de intercambio de odderones a partir de propiedades de escala de dispersión elástica a energías de TeV". The European Physical Journal C. 81 (2): 180 https://arxiv.org/abs/1912.11968. Bibcode:2021EPJC...81..180C. doi :10.1140/epjc/s10052-021-08867-6 S2CID 209500465.
  5. ^ ab Csörgő, T.; Szanyi, I. (13 de julio de 2021). "Observación de efectos Odderon a energías del LHC: un estudio real del modelo Bialas-Bzdak ampliado". The European Physical Journal C. 81 (7): 611. arXiv:2005.14319. Bibcode:2021EPJC...81..611C. doi :10.1140/epjc/s10052-021-09381-5 S2CID 219124254.

Bibliografía

Enlaces externos