В столкновениях тяжёлых ядер рождается огненный шар из тысяч частиц. Среди них — пионы и каоны, два вида лёгких частиц, которые очень похожи друг на друга. Чтобы понять, что происходит в этом огненном шаре, физикам нужно точно знать, сколько каких частиц вылетело. Но при высоких энергиях старые способы различения начинают путаться: сигналы от пионов и каонов перекрываются, как два похожих оттенка на палитре.
Новый метод работает как поворот листа бумаги с двумя осями. У частицы измеряют две характеристики: время пролёта и потери энергии на ионизацию. Раньше их рассматривали по отдельности, и при большой скорости они сливались. Теперь учёные берут обе величины вместе и поворачивают их в пространстве, чтобы найти лучшее разделение. Это как подобрать правильный угол взгляда на две почти одинаковые монеты.
Такой приём позволил надёжно различать пионы и каоны вплоть до импульса 3 ГэВ/c — это втрое больше, чем у обычных методов. Физики также проверили, что новый способ не искажает важную характеристику — эллиптический поток, который говорит о форме и динамике огненного шара. Всё сошлось.
Теперь у исследователей появился инструмент, чтобы заглянуть в самое сердце столкновений и точнее измерить свойства материи, которая существовала в первые мгновения после Большого взрыва.
Пион — самая лёгкая частица из всех, что переносят ядерные силы. Его масса примерно в 270 раз больше массы электрона, но он всё равно в разы легче протона.