A részecskefizikában az odderon a páratlan-gluonos állapotok tünékeny családjának felel meg, háromgluonos állapot a leggyakoribb. Amikor a protonok nagy energiájú protonokkal vagy antiprotonokkal rugalmasan ütköznek, páros, vagy páratlan számú gluonokat cserélnek. A páros számú gluon cseréje a pomeron cserének felel meg, ez a rugalmas proton-proton és proton-antiproton szórás keresztező-páros része, míg az odderon csere a rugalmas szórási amplitúdójában egy keresztező-páratlan tagnak felel meg. A keresztezés itt azt jelenti, hogy az ütközésbe bemenő protont keresztezzük, kicseréljük egy az ütközésből kirepülő antiprotonnal, azaz a rugalmas proton-proton ütközések és a rugalmas proton-antiproton ütközések között a keresztezés kapcsolatot teremt. Körülbelül 48 évbe telt megtalálni az odderon csere határozott jelét.
Leírása A rugalmas ütközések során a szórt részecskék azonossága nem módosul, nem keletkeznek gerjesztett állapotok és/vagy új részecskék. A TOTEM kísérlet a teraelektronvolt (TeV) energiatartományban mérte meg a rugalmas proton-proton ütközések adatait az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) Nagy Hadronütköztető (LHC) gyorsítójában. A D0 kísérlet pedig a proton-antiproton ütközések adatait mérte meg ugyanennek a TeV-es energiatartománynak az alsó szélén, a TOTEM adatoknál valamivel kisebb energiákon. A CERN-i ISR gyorsítónál is keresték korábban az 53 GeV-os ütközési energiákon az odderon csere nyomait, azonban ezeken az energiákon a pomeron és az odderon – csere mellett még más, úgynevezett reggeoncsere is szerepet játszhat. A proton-proton ütközések megfigyelt jellemzői nem egyeztek a proton-antiproton ütközések jellemzőivel a TeV-es energiák tartományában, ahol már csak a pomeron és az odderon cseréje adhat jelentős járulékot. Tehát létezik a rugalmas kölcsönhatást közvetítő részecskék egy családja (Regge trajektória), az odderon, amely a TeV-es energiák tartományában az egyetlen lehetséges oka a proton-proton és a proton-antiproton rugalmas szórási adatok különbségének.
A TOTEM pp adatok √s = 7 TeV-ról és 2,76-ról 1,96 TeV-ra való átskálázásával, valamint a D0 proton-antiproton adatokkal 1,96 TeV-on történő összehasonlításával nyert eredmények bizonyítékot szolgáltatnak a t-csatornás odderon cseréjéről TeV energiákon, melynek statisztikus szignifikanciája legalább 6,26 σ. A nyilvános adatok metaanalízisét egy elméleti elemzés követte, amely az odderon megfigyelés statisztikai szignifikanciáját legalább 7,08 σ-re emelte. A D0 és a TOTEM kísérleti együttműködések a TOTEM proton-proton adatokat a diffrakciós minimum és maximum tartományban 13, 8, 7 és 2,76 TeV-ről 1,96 TeV-re extrapolálták, és ezt összehasonlították a D0 adatokkal 1,96 TeV-nál ugyanabban a t-tartományban. Ez az elemzés legalább 3,4 σ odderon szignifikanciát talált. A TOTEM-kísérlet 13 TeV tömegközépponti ütközési energián és t=0-nál mért kísérleti adatokat elméleti jóslatokkal összehasonlítva 3,4-4,6 σ értékű odderon szignifikanciát kapott, ezt a D0-TOTEM összehasonlítással kombinálva ez az elemzés legalább 5,2 σ felfedezési szintű odderon szignifikanciát eredményezett. +OdderonCsalád:HadronKeresztező-páratlan megfelelője:PomeronÖsszetétel:Páratlan számú gluonSzimbólum:OKölcsönhatások:erősElőfordulása:t-csatorna csere rugalmas proton-proton és proton-antiproton ütközésekben nagy energiáknálAlkalmazások:Nagy energiájú részecskefizikaJavasolta:Basarab Nicolescu, Leszek Lukaszuk 1973 októberébenFelfedezte:Csörgő Tamás, Novák Tamás, Roman Pasechnik, Ster András és Szanyi István, 2021 februárjában Csörgő Tamás és Szanyi István 2021 júliusában
D0 és TOTEM együttműködések 2021 augusztusában
Felfedezése Az első tanulmány az esetleges Odderon-csere elméleti előrejelzéséről Basarab Nicolescu és Leszek Lukaszuk publikációja, ami 1973-ban jelent meg. Az odderon nevet 1975-ben D. Joynson, E. Leader, B. Nicolescu és C. Lopez találta ki. Az odderon csere hasonló, de publikálatlan lehetőségét már 1972-ben javasolta Robert Peschanski és A. V. Efremov. 48 évvel később, 2021 februárjában egy négy magyar és egy svéd tudósból álló csoport statisztikailag szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb bizonyítékot publikált a tünékeny odderon cseréjére. A magyar témavezető Csörgő Tamás volt, a kutatócsoport tagja volt Roman Pasechnik a lundi egyetemről, Svédországból, Novák Tamás, Ster András és Szanyi István Magyarországról. Az elemzett proton-proton adatokat korábban a CERN LHC-gyorsítójában működő TOTEM kísérletek, míg a proton-antiproton rugalmas szórási adatokat korábban a Tevatron gyorsítónál működő D0 együttműködés tette közzé a Fermilabnál.
A 2021. februárjában publikált, statisztikusan szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb odderon-csere jelről szóló magyar-svéd tanulmány közkincs adatok metaanalízise volt, amely közvetlenül hasonlította össze a már publikált, nyilvánosan elérhető kísérleti adatokat, egy új skálázási módszert alkalmazva. A nyilvánosan és bárki számára elérhető elemzett adatokat a CERN LHC TOTEM kísérlete és a Fermilab Tevatron gyorsítójának D0 kísérlete tette már korábban közkinccsé. Ez a skálaelemzés egy új skálázási függvényt vezetett be, és megfigyelte, hogy egy korlátozott energiatartományban, amely magában foglalja az 1,96 TeV D0 energiát és a 2,76 és 7 TeV TOTEM energiákat. Így közvetlen adat-adat összehasonlítást használt, és megmutatta, hogy a rugalmas proton-proton ütközések energiafüggetlen skálázási függvénye szignifikánsan eltér a rugalmas proton-antiproton ütközések skálázási függvényétől, így statisztikailag szignifikáns jelet ad a tünékeny odderon cseréjéről. Ezt a cikket 2021 júliusában Csörgő Tamás és Szanyi István elméleti tanulmánya is követte, az odderon megfigyelés statisztikai szignifikanciáját legalább 7,08 σ jelre növelve. Ez a cikk egy korábban publikált elméleti modellt, az úgynevezett valós kiterjesztett Bialas-Bzdak modellt használta fel, hogy ne csak a rugalmas proton-proton szórási adatokat extrapolálja az LHC energiákból 1,96 TeV D0 energiára, hanem a rugalmas proton - antiproton szórási adatokat is extrapolálja 0,546 és 1,96 TeV-től a 2,76 TeV és 7 TeV LHC energiákig. A proton-proton adatok modellel történő kiértékelése növelte a bizonytalanságot és csökkentette az odderon jelet önmagában a proton-proton szórási adatokból, de ezt a csökkenést jócskán túlkompenzálta a modell azon képessége, hogy elméletileg értékelje a proton-antiproton szórást az LHC energiákon, ami a statisztikai szignifikancia általános növekedéséhez vezet 6,26-ról 7,08 σ jelre. Egy későbbi kísérleti cikkben a D0 és a TOTEM kísérletek 2021 augusztusában egy legalább 5,2 σ jelet tett közzé az odderon cseréhez. Ezt a statisztikus szignifikanciát a D0-TOTEM kísérletek úgy érték el, hogy két szignifikanciát kombináltak. Az első egy 3,4 σ jel volt, amelyet a diffraktív minimum és maximum környékén, nagy szórási szögeknél, 2.76, 7, 8 és 13 TeV energiákon mért TOTEM proton-proton szórási adatok 1.96 TeV-re történt extrapolálásával és az 1.96 TeV energiákon mért D0 proton-antiproton szórási adatok összehasonlításából kaptak. Az odderon jelének a kiméréséhez azonos energiákon és hasonló szögeknél mért proton-proton és proton-antiproton rugalmas szórási adatokra lenne szükség, ilyen adatok azonban a TeV-es energiaskálán nem állnak rendelkezésre, ezért volt szükség a mért adatok 1.96 TeV-re történő extrapolációjára. Ezt a jelet egy másik, 3,4 - 4,6 σ szignifinanciájú jellel, melyet 13 TeV-nél, nagyon kicsi szórási szögeknél mért TOTEM adatok és elméleti modell-számítások eredményeinek összehasonlításából kaptak. Az első tanulmány az esetleges Odderon-csere elméleti előrejelzéséről Basarab Nicolescu és Leszek Lukaszuk publikációja, ami 1973-ban jelent meg. Az odderon nevet 1975-ben D. Joynson, E. Leader, B. Nicolescu és C. Lopez találta ki. Az odderon csere hasonló, de publikálatlan lehetőségét már 1972-ben javasolta Robert Peschanski és A. V. Efremov. 48 évvel később, 2021 februárjában egy négy magyar és egy svéd tudósból álló csoport statisztikailag szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb bizonyítékot publikált a tünékeny odderon cseréjére. A magyar témavezető Csörgő Tamás volt, a kutatócsoport tagja volt Roman Pasechnik a lundi egyetemről, Svédországból, Novák Tamás, Ster András és Szanyi István Magyarországról. Az elemzett proton-proton adatokat korábban a CERN LHC-gyorsítójában működő TOTEM kísérletek, míg a proton-antiproton rugalmas szórási adatokat korábban a Tevatron gyorsítónál működő D0 együttműködés tette közzé a Fermilabnál.
A 2021. februárjában publikált, statisztikusan szignifikáns, 5 σ-nál nagyobb odderon-csere jelről szóló magyar-svéd tanulmány közkincs adatok metaanalízise volt, amely közvetlenül hasonlította össze a már publikált, nyilvánosan elérhető kísérleti adatokat, egy új skálázási módszert alkalmazva. A nyilvánosan és bárki számára elérhető elemzett adatokat a CERN LHC TOTEM kísérlete és a Fermilab Tevatron gyorsítójának D0 kísérlete tette már korábban közkinccsé. Ez a skálaelemzés egy új skálázási függvényt vezetett be, és megfigyelte, hogy egy korlátozott energiatartományban, amely magában foglalja az 1,96 TeV D0 energiát és a 2,76 és 7 TeV TOTEM energiákat is, ez a skálafüggvény nem függ az ütközés tömegközépponti energiájától. Így közvetlen adat-adat összehasonlítást használt, és megmutatta, hogy a rugalmas proton-proton ütközések energiafüggetlen skálázási függvénye szignifikánsan eltér a rugalmas proton-antiproton ütközések skálázási függvényétől, így statisztikailag szignifikáns jelet ad a tünékeny odderon cseréjéről. Ezt a cikket 2021 júliusában Csörgő Tamás és Szanyi István elméleti tanulmánya is követte, az odderon megfigyelés statisztikai szignifikanciáját legalább 7,08 σ jelre növelve. Ez a cikk egy korábban publikált elméleti modellt, az úgynevezett valós kiterjesztett Bialas-Bzdak modellt használta fel, hogy ne csak a rugalmas proton-proton szórási adatokat extrapolálja az LHC energiákból 1,96 TeV D0 energiára, hanem a rugalmas proton - antiproton szórási adatokat is extrapolálja 0,546 és 1,96 TeV-től a 2,76 TeV és 7 TeV LHC energiákig. A proton-proton adatok modellel történő kiértékelése növelte a bizonytalanságot és csökkentette az odderon jelet a proton-proton szórási adatoknak az 1,97 TeV-es Tevatron energiára való extrapolálásából, de ezt a csökkenést jócskán túlkompenzálta a modell azon képessége, hogy elméletileg értékelje a proton-antiproton szórást az LHC energiákon, ami a statisztikai szignifikancia általános növekedéséhez vezet 6,26-ról 7,08 σ jelre. Egy későbbi kísérleti cikkben a D0 és a TOTEM kísérletek 2021 augusztusában egy legalább 5,2 σ jelet tett közzé az odderon cseréhez. Ezt a statisztikus szignifikanciát a D0-TOTEM kísérletek úgy érték el, hogy két szignifikanciát kombináltak. Az első egy 3,4 σ jel volt, amelyet a diffraktív minimum és maximum környékén, nagy szórási szögeknél, 2.76, 7, 8 és 13 TeV energiákon mért TOTEM proton-proton szórási adatok 1.96 TeV-re történt extrapolálásával és az 1,96 TeV energiákon mért D0 proton-antiproton szórási adatok összehasonlításából kaptak. Az odderon jelének a kiméréséhez azonos energiákon és hasonló szögeknél mért proton-proton és proton-antiproton rugalmas szórási adatokra lenne szükség, ilyen adatok azonban a TeV-es energiaskálán nem állnak rendelkezésre, ezért volt szükség a mért adatok 1.96 TeV-re történő extrapolációjára. Ezt a jelet egy másik, 3,4 - 4,6 σ szignifinanciájú jellel, melyet 13 TeV-nél, nagyon kicsi szórási szögeknél mért TOTEM adatok és elméleti modell-számítások eredményeinek összehasonlításából kaptak.
Érdekességként említhető, hogy egy referált konferencia közleményben Csörgő Tamás, Novák Tamás, Roman Pasechnik, Ster András és Szanyi István 2020. június 16-án közölte a H(x) skálázás alapján kapott legalább 6,25 szigmás odderon csere jelet. Ennek a referált konferenciaanyagnak az adatait is tartalmazza az alábbi kronológiai táblázat.
Az odderont felfedező cikkek kronológiája