Исследования глубоконеупругих электрон-протонных взаимодействий на установке ZEUS коллайдера HERA (ДЭЗИ, Германия)

Большая группа сотрудников ОЭФВЭ участвует в проведении эксперимента ZEUS в Немецком ускорительном центре DESY в г. Гамбург. Здесь в 1984–1991 гг. был построен первый в мире электрон-протонный коллайдер HERA, сталкивающий электроны или позитроны с протонами при энергии в с.ц.м. 318 ГэВ. Для изучения этих взаимодействий созданы два больших многоцелевых детектора, H1 и ZEUS. Многие сотрудники отдела участвуют в эксперименте ZEUS с начала его работы, а в 1993 г. НИИЯФ МГУ стал официальным членом коллаборации ZEUS, в которую входят 50 институтов и университетов из 15 стран Европы, Азии и Америки. Сотрудники ОЭФВЭ совместно с рядом научно-производственных организаций России: НПО «Эльма» (Зеленоград), НПО «Авангард» (С.-Петербург), НПО «Уран» (Екатеринбург), НПО им. Лавочкина (Москва) и при участии DESY создали передний адрон-электронный сепаратор для детектора ZEUS на сплошных кремниевых сенсорах (12 тысяч сенсоров с усилителями) с системой многослойных шин считывания, усилителями-формирователями и электронной системой регистрации данных. Этот прибор позволяет значительно улучшить чистоту отбора и точность измерения энергии электронов и фотонов и используется для изучения глубоконеупругого рассеяния (ГНР) электронов на протонах. ОЭФВЭ также активно участвует в развитии триггерных систем, системы сбора и первичной обработки данных, изучении трековой и калориметрической системы детектора ZEUS. На коллайдере HERA получены следующие фундаментальные результаты:

- обнаружен быстрый рост структурной функции протона F2 с уменьшением Бьёркеновской переменной x, связанный с ростом плотности глюонов в протоне;
- наблюдены жёсткие дифракционные процессы в ГНР;
- подтверждено отсутствие структуры партонов в протоне вплоть до расстояний 10−16 см.

На коллайдере HERA проведены также исследования структуры фотона в процессах с разрешённым фотоном. Установлен быстрый рост полного сечения фоторождения чарма с ростом энергии взаимодействия, проведены прецизионные измерения дифференциальных сечений рождения D-мезонов и обнаружен значительный вклад в рождение чарма процессов с разрешённым фотоном. Поиски лепто-кварков, возбуждённых лептонов, а также исследования электрослабых взаимодействий не выявили проявлений новой физики за пределами СМ.

Сотрудники ОЭФВЭ активно участвуют в анализе данных и подготовке физических результатов. Они выступают с докладами на международных конференциях и участвовали в подготовке более 20 коллаборационных публикаций. Особенно значительны достижения сотрудников отдела в изучении структуры протона, дифракционного рождения векторных мезонов, рождения тяжёлых кварков в ГНР и процессов фоторождения. По материалам проведённых исследований подготовлено несколько кандидатских и одна докторская диссертация.

В настоящее время осуществляется второй этап экспериментальных исследований на детекторе ZEUS коллайдера HERA. Благодаря законченной в 2002 г. модернизации светимость его возросла в несколько раз. Детектор ZEUS оснащён микро-вершинным детектором, предназначенным для изучения рождения тяжёлых кварков. Новый этап получения данных продлится до середины 2007 г., а последующий анализ данных займет ещё несколько лет.

Структурные подразделения: