Неожиданные свойства взаимодействия протонов при высоких энергиях

Экспериментальные данные о взаимодействии между протонами в процессах их соударений при высоких энергиях указывают на характерное и неожиданное изменение роли упругого рассеяния по сравнению с ролью неупругих процессов по мере возрастания энергии столкновения. Если вначале (при более низких энергиях) отношение их сечений убывает, то потом оказывается, что при энергиях от 11–60 ГэВ на ISR (Intersecting Storage Rings) до 7–13 ТэВ на Большом адронном коллайдере оно возрастает более чем в полтора раза! Согласно интуитивным классическим представлениям можно было бы ожидать продолжения тенденции возрастания доли процессов развала протонов по сравнению с вероятностью их выживания в упругом рассеянии. Можно предположить, что к такому удивительному эффекту приводят либо свойство асимптотической свободы, либо малость времени соударения при столь высоких энергиях. Непреложные принципы условия унитарности в сочетании с доступными экспериментальными данными об упругом рассеянии использованы для извлечения новых выводов о форме пространственной области взаимодействия сталкивающихся протонов. Рассмотрена эволюция этой области при современных энергиях. Сделаны предсказания о её характере при более высоких энергиях и разных предположениях об относительном поведении сечений упругого рассеяния и неупругих столкновений. Пространственная область взаимодействия протонов может существенно измениться, если сохранится тенденция возрастания доли упругого рассеяния. Неожиданное свойство приводит к неожиданному следствию. Обсуждаются возможная природа этого эффекта и его связь с динамикой сильных взаимодействий.