Протоны, разогнанные до огромной энергии, врезаются в толстую металлическую плиту — как пули в броню. Внутри металла на мгновение рождается частица J/ψ, которая тут же распадается на два мюона — лёгких родственника электрона. Эти мюоны вылетают из мишени, и детекторы ловят их следы.
Учёные сравнили число пойманных мюонов с предсказаниями компьютерной модели. Модель ждала больше мюонов с большим поперечным импульсом — то есть тех, что летят под углом к пучку. А в реальности их оказалось заметно меньше. Это не ошибка, а удача: в будущем эксперименте SHiP такие мюоны мешали бы, их труднее отклонить магнитным щитом.
Измеренное сечение рождения J/ψ на один нуклон составило 1,18 нанобарна с погрешностью около 10%. Это близко к результату более раннего эксперимента NA50, но чуть выше. Разница не выходит за пределы систематических ошибок, поэтому учёные делают вывод: вторичные столкновения внутри толстой мишени не усиливают рождение J/ψ больше чем на 32% (с уверенностью 90%).
Такой результат — хорошая новость для SHiP. Если бы вторичные частицы рождали много дополнительных J/ψ, фон из мюонов был бы выше. А теперь ясно: толстая мишень не портит картину, и можно смело строить установку.
Частица J/ψ была открыта одновременно двумя группами в 1974 году и стала первым доказательством существования очарованных кварков. За это открытие дали Нобелевскую премию.
В романе «Задача трёх тел» Лю Цысиня инопланетяне используют протоны как зонды — в реальности же протоны сами служат снарядами для рождения новых частиц.