Обоснование важности работы

Обоснование важности работы  “Double charmonium production at B factories within light cone formalism”,  автор   опубликованной в журнале Physical Review D79:074018 (2009),  выдвигаемой на премию ГНЦ ИФВЭ молодым ученым и специалистам.

  Изучение процессов рождения тяжелых кваркониев при высоких энергиях является очень важной современной задачей. Особый интерес к этой задачи связан с тем, что в настоящее время появилось большое количество экспериментальных данных по рождению этих частиц. Эти данные хотелось бы понять с точки зрения теории.  Кроме того, несмотря на многие попытки понять динамику образования кваркониев, процессы рождения этих частиц плохо поддаются теоретическому описанию.  Стоит отметить, что проблемы с теоретическим описанием процессов образования кваркониев говорят о нашем плохом понимании как динамики рождения кваркониев, так и структуры этих частиц.

  Основным формализмом применяемым в современных исcледованиях для изучения процессов рождения тяжелых кваркониев  является нерелятивистская  квантовая хромодинамика  ( нрКХД ). В рамках этого формализма процессы рождения описываются с помощью нрКХД  матричных элементов, которые можно измерить на эксперименте. В подавляющем большинстве работ процессы рождения кваркониев описывается в лидирующем приближении нрКХД. Физически это означает, что тяжелый кварконий считается кварк-антикварковой парой, находящейся в связанном состоянии. В этом приближении вся динамика сложнейшего процесса рождения описывается одной или несколькими непертурбативными константами.  Неудивительно, что такой упрощенный взгляд на процесс адронизации приводит к ряду расхождений с экспериментом. 

  Альтернативой нрКХД является метод разложения амплитуды на световом конусе.  Метод разложения амплитуды на световом конусе, который был разработан для изучения эксклюзивных процессов при больших энергиях. В этом методе амплитуда всего процесса делится на две части. Первая часть описывает процессы рождения кварков и глюонов, происходящие на маленьких расстояниях Вторая часть процесса рождения называется адронизацией.  Она описывает превращение кварков и глюонов в наблюдаемые на эксперименте адроны и параметризуется волновыми функциями адронов.  При этом, динамика превращения кварков в адроны  и информация о структуре адрона содержится в этих волновых функциях.  Такой подход к процессу адронизации гораздо эффективнее подхода применяемого в нрКХД.  Поэтому можно утверждать, что метод разложения амплитуды на световом конусе, более чем нрКХД подходит для описания процессов адронизации при высоких энергиях, а волновые функции на световом конусе содержат более  детальную информацию о процессах адронизации и о структуре кваркониев, чем непертурбативные  константы нрКХД.

  Несмотря на то, что существует метод разложения амлитуды на световом конусе, который разработан специально для исследования процессов рождения тяжелых кваркониев, этот метод используется крайне редко. Большинство задач в этой области решаются в рамках нрКХД, что часто приводит к существенных расхождениям теории и эксперимента.  Одной из задач, где в рамках нрКХД долгое время не удавалось достичь согласия с экспериментом является: двойное рождения чармониев на B-фабриках. Интерес к этой задаче связан в основном с тем, что теоретические предсказания сечений этих процессов в нрКХД имеют в ~10 раз меньше результатов измеренных на экспериментах Belle и BaBar. Очевидно, что для демонстрации возможностей нового метода необходимо решить  задачу, где подход основанный на нрКХД не согласуется с экспериментом.

В представленной работе проведено изучение процессов двойного рождения кваркониев. Впервые были все исправлены все неточности ранних работ, связанные с выводом амплитуды двойного рождения кваркониев. А так же, в работе впервые использованы реалистичные модели волновых функций кваркониев лидирующего твиста. Для волновых функций следующего за лидирующим твистом впервые удалось точно решить  уравнения движения для волновых функций и построить модели этих волновых функции. Помимо этого, в работе впервые удалось показать, что в рамках метода разложения амплитуды на световом конусе возможно точное суммирование релятивистских поправок к амплитуде и лидирующих логарифмических радиационных поправок к амплитуде. Благодаря точному суммированию удалось получить численные значения сечений указанных процессов двойного рождения чармониев согласованные с экспериментальными данными. Было также показано, что нрКХД неправильно предсказывает величины сечений рождения кваркониев именно благодаря тому, что не производит суммирования релятивистских и радиационных поправок.

Стоит отметить, что метод разложения амплитуды на световом конусе – единственный метод, который  является полноценной альтернативой широко используемому методу нрКХД. В представленной работе впервые было показано, что метод разложения амплитуды на световом конусе может быть  использован для успешного решения ранее существовавших противоречий между теорией и экспериментом. Тем самым был продемонстрирован существенный потенциал метода разложения амплитуды на световом конусе в разрешении противоречий теории и эксперимента.

На конференции Quarkonium Working Group, которая проходила в мае 2010 года в научном центре Fermilab (США) и где я выступал с докладом по указанной выше тематике, был продемонстрирован большой  интерес научной общественности к указанному выше методу, а также к результатам, которые могут быть получены в рамках указанного метода. Поэтому, я планирую продолжить работу в данной области в Институте физики высоких энергий. В частности, я планирую проведение исследований волновых функций высших фоковских состояний, а также предложить эксперименты, где эти функции могут быть изучены. Стоит отметить, что исследования такого рода никогда раньше не проводились. А учитывая, что в настоящее время в мире найдется не много групп, которые умеют применять метод разложения амплитуды на световом конусе для описания процессов рождения тяжелых кваркониев, можно с уверенностью сказать, что благодаря подобным исследованиям ИФВЭ займет лидирующее место в этой области.