Область взаимодействия протонов высоких энергий

Новые экспериментальные данные о протон-протонных соударениях, полученные на Большом адронном коллайдере (БАК), позволяют существенно расширить интервал энергий, из которого получают информацию о структуре области взаимодействия протонов. С использованием данных о дифракционном конусе в упругом рассеянии с помощью условия унитарности показано, как изменяются с возрастанием энергии протонов форма области их неупругого взаимодействия и интенсивность поглощения в ней. В частности, соударения протонов характеризуются полным поглощением на малых прицельных параметрах при энергиях БАК, что приводит к некоторым специфическим следствиям и для неупругих процессов. Обсуждается возможный переход от картины с чёрной сердцевиной этой области при энергиях БАК к абсолютной прозрачности в центре при более высоких энергиях, что означает необходимость замены терминологии чёрного диска терминологией чёрного тороида. По мере приближения к асимптотике может возникнуть и другой режим. Параметр, определяющий прозрачность центральных взаимодействий, играет важнейшую роль и в поведении дифференциального сечения упругого рассеяния вне дифракционного конуса, где предсказания всех феноменологических моделей, сделанные для энергий БАК, оказались несправедливыми. Именно в этой области становится определяющей роль отношения действительной части амплитуды упругого рассеяния к её мнимой части, как и следует из условия унитарности. Полученные результаты впервые позволяют оценить это отношение вне дифракционного конуса посредством сопоставления с экспериментальными данными при энергиях БАК. Это отношение оказывается кардинально отличным от его значений, измеренных в случае рассеяния вперёд. Более того, поведение как действительной, так и мнимой частей различается в разных феноменологических моделях и в подходе, основанном на условии унитарности. Эта проблема ещё ждёт своего решения. Все выводы получены только в рамках условия унитарности с привлечением экспериментальных данных об упругом рассеянии протонов без использования других теоретических методов, таких как квантовая хромодинамика или феноменологические модели.