В глубине Большого адронного коллайдера ядра свинца разгоняются почти до скорости света и сталкиваются. В такие моменты рождается множество частиц, среди которых каоны — частицы, содержащие странный кварк, и дейтроны — ядра тяжелого водорода. Физики из коллаборации ALICE решили выяснить, как эти частицы взаимодействуют друг с другом, используя метод, похожий на подслушивание разговоров на шумной вечеринке.

Когда две частицы вылетают из точки столкновения близко друг к другу, их взаимное притяжение или отталкивание слегка меняет вероятность оказаться рядом. Измерив, как часто каон и дейтрон появляются вместе, можно вычислить силу их взаимодействия. Это называется фемтоскопией — метод, позволяющий заглянуть в мир размером в фемтометры (миллионные доли нанометра). Впервые такие измерения удалось провести для пар K⁻d и K⁺d в столкновениях ядер свинца при энергии 5,02 тераэлектронвольт на пару нуклонов.

Результаты оказались неожиданными. Для K⁻d длина рассеяния (мера силы взаимодействия) получилась отрицательной и с заметной мнимой частью, что указывает на поглощение каона дейтроном. Для K⁺d значение тоже отрицательное, но меньше по модулю. Эти числа — первые экспериментальные ориентиры для теорий, описывающих сильное взаимодействие при низких энергиях. Раньше физики опирались только на расчеты, и теперь у них есть точка отсчета.

Полученные длины рассеяния помогут уточнить модели сильного взаимодействия, особенно в области странных кварков. Это важно для понимания того, как ведет себя ядерная материя в экстремальных условиях, например, в нейтронных звездах, где каоны могут играть роль.