ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2023, том 86, № 1, с. 259-264

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ПОЛЯ

ОБНАРУЖЕНИЕ НОВЫХ ЧАСТИЦ — ВОЗМОЖНЫХ КАНДИДАТОВ

НА РОЛЬ ЧАСТИЦ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ В СТОЛКНОВЕНИЯХ

ПРОТОНОВ И ЯДЕР ИЗ СПЕКТРОВ МЯГКИХ ФОТОНОВ

Поступила в редакцию 13.09.2022 г.; после доработки 13.09.2022 г.; принята к публикации 14.09.2022 г.

В термодинамической модели предложена интерпретация спектров мягких фотонов по поперечному

импульсу в pp-столкновениях с учетом бозона X17 с массой 17 МэВ — новой частицы, возможного

кандидата на роль частиц темной материи. На основе объединения двумерных квантовой хромо-

динамики и квантовой электродинамики в модели трубки найдены массы частиц темной материи.

Предложена интерпретация обнаружения еще и бозона с массой 38 МэВ в спектрах фотонов,

испускаемых в реакциях протонов с ядрами углерода при импульсе налетающих протонов 5.5 ГэВ/с.

Бозон X38 с массой 38 МэВ имеет близкую к полученной нами массу бозона, равную 34 МэВ для

электромагнитной трубки. Эта новая частица была обнаружена в экспериментах, проведенных недавно

в Дубне для реакции p + C → 2γ + X. Бозоны X17 и X38 предложено считать частицами темной

материи.

DOI: 10.31857/S0044002723010178, EDN: RBEOQM

1. ВВЕДЕНИЕ

алгоритма получена масса еще одной новой части-

цы — бозона X38 с массой 38 МэВ, и проведено

Продолжая работы Ферми, Померанчука и

сравнение с экспериментальными данными [16] по

Ландау по статистической модели множественного

обнаружению этой частицы в спектрах фотонов,

рождения частиц [1-3], см. также [4, 5] , основыва-

испускаемых в реакции p + C → 2γ + X при им-

ясь на работах [6-8], нами предложен алгоритм на-

пульсе налетающих протонов 5.5 ГэВ/с. Этот под-

хождения распределения по поперечному импульсу

ход применим и к другим разделам физики тяжелых

вторичных частиц [9-10]. Этот подход может быть

ионов [17-19].

применен к поиску частиц темной материи, которой

Далее в разд. 2 дается вывод формул для рас-

посвящено очень много работ (см., например [11-

пределения вторичных частиц по поперечному им-

13]). Только 5% массы Вселенной составляет види-

пульсу, в разд. 3 найдены формулы для фотонов от

мая ее часть, остальное — темная материя и темная

распада бозонов и проведено сравнение с экспери-

энергия. Здесь нами получены необходимые более

ментальными данными, в разд. 4 обосновываются

точные формулы для спектров мягких фотонов по

массы бозонов X17 и X38, а в разд. 5 дается

сравнению с предыдущими работами.

наша интерпретация экспериментальных данных,

полученных в Дубне, по обнаружению бозона X38.

Анализируя вслед за [14] экспериментальные

данные [15] по спектрам мягких фотонов в зависи-

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ПОПЕРЕЧНОМУ

мости от поперечного импульса, в настоящей ра-

ИМПУЛЬСУ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ

боте предлагается интерпретировать ужесточение

Согласно работам

[1-3] процесс множе-

спектра [15] как проявление вклада новой частицы

ственного образования вторичных частиц в pp-

бозона X17, массой около 17 МэВ, являющей-

столкновениях при высокой энергии можно пред-

ся кандидатом на роль частиц темной материи.

ставить, используя законы термодинамики или

Предложен алгоритм нахождения массы бозона

гидродинамики [4, 5]. При столкновениях тяжелых

X17 на основе модели трубки. На основе этого

ионов различных энергий можно описать экспери-

ментальные данные похожим образом [17-19].

¹⁾НИЦ “Курчатовский институт”— ПИЯФ, Гатчина, Рос-

Действительно [4, 5], одноинклюзивный спектр

сия.

вторичных частиц a + b → c + X, где c — частица,

²⁾Петербургский государственный университет путей со-

имеет вид

общения Императора Александра I, Санкт-Петербург,

Россия.

dσ

E₁

= F(P - p₁)|〈|M|〉|²,

(1)

^*E-mail: dyachenko_a@mail.ru

d³p₁

259

260

ДЬЯЧЕНКО

где F (P - p₁) — лоренц-инвариантный пространст-

4πg_Q6T⁴

выражения для плотности энергии e =

венно-временной фазовый объем

(2πℏc)³

(

)

E_T = eV , где V — объем сталкивающихся прото-

∏

∑

d³

нов, c — скорость света, ℏ — постоянная Планка,

F (P - p₁) =

p_i δ⁽⁴⁾

P -p₁ -

p_i

(2)

фактор g_Q учитывает восемь глюонов со своими

i=2

поляризациями и шесть трехцветных кварков со

〈|M|〉 — независящий сильно от импульса p₁ мат-

своими спинами. Мы считаем, что температура T ,

ричный элемент. В приближении безмассовых ча-

определяемая по формуле (6) в момент разлета си-

стиц F (P - p₁) ∼ |(P - p₁)²|N-3 и в системе центра

стемы, при высоких энергиях близка к температуре

масс

образующихся частиц массы m.

(

)2(N-3)

В формуле (5) в нормировочном коэффициенте

E₁

F (P - p₁) ∼ E2(N-3)

∼

(3)

пропорциональности C выделена температура T ,

поскольку число частиц пропорционально T³. Кро-

(

)

E₁

ме того, в настоящей работе выражение (5) может

∼ exp

быть использовано как для вклада в спектр при

распаде всей взаимодействующей системы, так и

при N ≫ 1, где E — полная энергия, P — полный

для вклада за счет взаимодействия областей пе-

импульс, N — число образующихся частиц, E₁ ≈

рекрытия сталкивающихся систем. Это аналогично

≈ |p₁| — энергия испускаемой частицы. Тогда при

используемому нами подходу при описании экс-

быстроте y₁ = 0 распределение по поперечному

периментальных данных в столкновениях тяжелых

импульсу имеет вид

ионов при выделении hot spot [6-8]. Аналогичные

(

модели (корона-кор) используются при ультра-

p_T )

∼ p_T exp

(4)

релятивистских энергиях [20, 21]. При этом для

dp_T

области перекрытия коэффициент C должен быть

которое можно переписать для частиц массы m в

уменьшен, а температура T должна быть увеличена

виде [5]

в соответствующее число раз. Из качественных со-

⎛

√

⎞

ображений находим, что для hot spot коэффициент

m² + p2T - m

C должен быть уменьшен примерно в 10 раз, а

⎠_,

= CTp_T exp^⎝-

(5)

температура T увеличена примерно в 2 раза. При

dp_T

сравнении с экспериментальными данными здесь

наши расчеты нормировались на эксперименталь-

где p_T — поперечный импульс, m — масса части-

ные данные за счет общего множителя для двух

цы. Для нахождения температуры T и скорости

вкладов.

надо использовать ультрарелятивистскую гидро-

динамику [3].

Здесь мы упрощаем описание, считая, что в ре-

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ПОПЕРЕЧНОМУ

зультате термализации за счет перераспределения

ИМПУЛЬСУ ДЛЯ МЯГКИХ ФОТОНОВ

начальной энергии E₀ по трем направлениям в

В эксперименте [15] изучались мягкие фотоны,

тепловую энергию переходит энергия E_T = E₀/3,

испускаемые в pp-столкновениях при начальном

определяющая распределение частиц в попереч-

импульсе 450 ГэВ/с на фиксированной мишени.

ном направлении (давление P = e₀/3). Остальная

Интерпретация эксперимента на основе механиз-

энергия переходит в кинетическую энергию про-

ма bremsstrahlung не воспроизводит наклон спек-

дольного расширения c P ≈ e, поскольку система

тра [15].

лоренцевски сжата. Отсюда находится температу-

ра безмассовых частиц

Вонг в работах [14, 22] предложил интерпре-

тировать эти данные на основе температурного

(

)1/4

E₀

спектра, подбирая соответствующую температуру

T =

10⁹

(6)

и вводя вклад от распада бозона X17 на фотоны.

g_QV_R

Существование новой частицы — бозона X17 с

где E₀ — кинетическая энергия в системе центра₍₎

массой, примерно равной 17 МэВ, впервые экспе-

риментально было предсказано в работах [23, 24]

масс в ГэВ, g_Q =

2×8+

×2×2×3×3

группы ATOMKI.

= 47 — статистический вес шести кварков и вось-

Наша интерпретация импульсных спектров фо-

ми глюонов, V_R = (1.3)³ — объемный фактор, учи-

тонов заключается в использовании формулы (5)

тывающий увеличение объема при расширении си-

при m = 0 с температурой для фотонов согласно

стемы на стадии формирования вторичных частиц.

формуле (6), где за счет малости константы связи

Выражение (6) для температуры получается из

для электромагнитного взаимодействия энергия E₀

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86

№1

2023

ОБНАРУЖЕНИЕ НОВЫХ ЧАСТИЦ

261

была уменьшена в соответствующее число раз, т.е.

от бозона X17 расчет недооценивает эксперимен-

в 137 × 14.7 раз. Соответствующая температура

тальные данные, а с учетом этого вклада вос-

T = 5.9 МэВ. Вклад от распада бозона X17 с

производит их. Т.е. такая интерпретация спектра

массой m ≈ 17 МэВ с испусканием фотона можно

мягких фотонов (его ужесточение) может служить

учесть по формуле (5) аналогично работе [8].

еще одним свидетельством в пользу существования

новой частицы — бозона X17.

Все распределения пропорциональны темпера-

На том же рис. 1 приведен еще в соответствии

туре T , чтобы воспроизвести пропорциональность

с формулой (11) вклад фотонов от распада другой

N∼T³.

новой частицы — бозона X38 c массой 38 МэВ

Для вклада испускания фотонов при распаде

(штрихпунктирная кривая), предсказанного в про-

бозона X17 можно учесть, что при распаде частицы

веденных в Дубне экспериментах [16]. Однако его

X17 в два фотона их угловое распределение в

вклад проявляется только на хвосте спектра и

системе покоя частицы изотропно по углам. Это

слабо виден на рисунке.

распределение можно представить в инвариантной

Заметим, что такое ужесточение спектра фото-

форме [5]

нов не получается за счет вклада фотонов из hot

d³p₁

spot, рассматривавшегося в предыдущем разделе.

dw =

δ(2(p_xp₁) - 2mE∗1)

(7)

Поскольку в этом случае его вклад в 10 раз меньше

2πp∗1

E₁

полного сечения, а масса фотонов равна нулю, и

где p₁ — импульс одного из фотонов, p_x — импульс

ужесточение спектра фотонов в области энергий

X-бозона, p∗1 и E∗1 — импульс и энергия фотона в

20 МэВ за счет большей температуры hot spot все

системе покоя X-бозона. В результате инвариант-

равно пренебрежимо мало.

ное сечение для испускания фотонов

∫

4. ОБСУЖДЕНИЕ

E₁f_γ =

d³p_xf_xδ(2(p_xp₁) - 2mE∗1),

(8)

2πp^∗

Предсказанный в работе [23, 24] бозон X17

возможно проявляется в спектре мягких фотонов.

где f_x — функция распределения для X-бозона.

Это было рассмотрено в предыдущем разделе и

В результате интегрирования в (8) с учетом допу-

сообщалось в работах Вонга [14, 22], а также в

стимых значений углов

наших работах [8-10]. В работе Вонга [14] пред-

| cos θ| = |E^∗xE₁ - mE∗1|/p^∗xp₁ ≤ 1,

(9)

ложена интерпретация этого бозона как результат

объединения КХД и КЭД. При этом объединение

после разрешения этого неравенства получаем

производится для двумерных КХД₂ × КЭД₂ в мо-

∫

дели трубки.

E₁f_γ =

EdEf_x,

(10)

В [8] мы предложили видоизмененную модель

2p₁

трубки. При этом также, как и Вонг [14], рассмат-

E₊

риваем и адронную при константе связи α = α_s

где следующие из (9) пределы интегрирования в

и электромагнитную при α = α_e = 1/137 трубки.

(10) E_± = ±p₁ + m. Из (10) находим вклад в фо-

Радиусы трубок определяются из минимума энер-

тоны от распада X-бозона, здесь μ = 0,

гии, приходящейся на единицу длины, а констан-

(

та сильного взаимодействия α_s ≈ 0.5. Согласно

⁽μ-E_-)

модели трубки, натянутой между двумя кварками

= CT (E_- + T)exp

(11)

dP_T

[8], можно найти массы образующихся адронов, а

))

в случае электромагнитной трубки массу бозона

⁽μ-E₊

- (E₊ + T ) exp

X17.

При этом, согласно [25, 26], плотность энергии

трубки ρ складывается из двух членов:

В отличие от работ Вонга, мы не фитировали

экспериментальные данные, а вычислили темпера-

ρ = A + G.

(12)

туру по формуле. Однако мы не претендуем на аб-

Первый член A определяется напряженностью по-

солютную величину распределения. Поэтому наши

ля E. Если бы поле было распределено равномер-

расчеты были нормированы на экспериментальные

но, то в полусферу энергия распределена была бы

данные [14, 15].

на единицу длины трубки радиуса r, равная

На рис. 1 приведен экспериментальный спектр

2π

мягких фотонов (точки [15]), а также расчет с

A=E²

πr² =

E²πr².

(13)

учетом бозона X17 (сплошная кривая) и без него

4π

(штриховая), вклад от бозона X17 (штрихпунк-

Но поскольку в направлении длины трубки надо

тирная). Из рисунка видно, что без учета вклада

суммировать только телесные углы, умноженные

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86

№1

2023

262

ДЬЯЧЕНКО

dN/dp_T

40 000

30 000

20 000

10 000

P_T, МэВ/c

Рис. 1. Спектры мягких фотонов, испускаемых в столкновениях протонов на фиксированной мишени при импульсе

450 ГэВ/с, в зависимости от поперечного импульса фотонов pT . Кривые: сплошная — наш расчет в соответствии с

формулами (6) и (11) с учетом вклада испускания фотонов от распада бозона X17, штриховая — наш расчет без учета

вклада бозона X17, штрихпунктирная — вклад от испускания фотонов при распаде X17 и X38 согласно формуле (11);

точки — экспериментальные данные из работ [14, 15].

на cos θ, проекции единичного вектора на направ-

Для колеблющейся прямолинейной струны-

ление трубки, то телесный угол

трубки получаем [25] массу M:

∫

2π

M² = 2πρn,

(18)

Ω = cosθsinθdθ dϕ = π,

(14)

где n — квантовое число. Для адронной трубки

при n = 1 получаем M ≈ 152 МэВ для π⁰-мезона.

Но если мешковую константу B выбрать равной

а не 2π. Поэтому

0.13

ГэВ/Фм³, то для π⁰-мезона получаем бо-

лее близкое к экспериментальному значение M ≈

A=E²

πr² =

E²πr²,

(15)

≈ 140 МэВ. Для электромагнитной трубки при том

4π

же радиусе трубки получаем массу нейтрально-

где поток вектора напряженности E равен Φ =

∫π/2

го бозона X17 M ≈ 17 МэВ. По формуле M² =

∫r

E cos θdθ

2πrdr = Eπr², и напряжен-

= 2πρm можно получить и резонансы, где m —

кратно сложенная струна с вращением. Так можно

ность E =

, а константа связи α =

получить массу ρ-мезона, а для электромагнитной

πr²

4π

струны получаем массу бозона 34 МэВ при m = 4,

r —радиус трубки.

полученную в работе Вонга другим путем.

Следовательно,

Отметим, что эти результаты получены в на-

шем подходе по формулам, отличным от рабо-

(16)

r²

ты Вонга. В своей работе [14] Вонг предлагает

интерпретировать бозон X17 как частицу темной

Второй член выражается через мешковую констан-

материи, поскольку он нейтрален, не барион и

ту B = 0.17 ГэВ/Фм³ [4]:

может быть составной частицей астрофизических

объектов большой массы.

G=Bπr²

α,

(17)

α_s

где нами введено отношение α/α_s константы α к

5. ОБНАРУЖЕНИЕ БОЗОНА X38

константе сильного взаимодействия α_s. Здесь при

Что касается бозона X38 с массой 38 МэВ, то

ℏ = c = k = 1 Фм = 5 ГэВ-1.

его масса близка к полученной нами массе бозона,

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86

№1

2023

ОБНАРУЖЕНИЕ НОВЫХ ЧАСТИЦ

263

dN/dMγγ

800

600

400

200

Mγγ, МэВ/c²

Рис. 2. Спектр фотонов, испускаемых в реакции p + C → 2γ + X при импульсе налетающих протонов 5.5 ГэВ/с,

сплошная кривая — наш расчет, точки — обработанные экспериментальные данные из работы [16].

равной 34 МэВ для электромагнитной трубки в

с массой 38 МэВ, открытого в Дубне на уско-

предыдущем разделе. Эта новая частица была об-

рителе в Лаборатории физики высоких энергий

наружена в экспериментах, проведенных недавно в

Объединенного института ядерных исследований.

Дубне для реакции p + C → 2γ + X при импульсе

В работе [27] Вонг предсказал существование еще

налетающих протонов 5.5 ГэВ/с [16]. Для интер-

не открытого темного нейтрона для электромаг-

претации полученных экспериментальных данных

нитной струны с тремя кварками. На наш взгляд

по спектрам испускаемых фотонов в зависимости

применение электромагнитной струны с примесью

от их массы можно использовать формулы (6) и

мешковой константы для трех кварков, как в нашем

(11), положив массу распадающегося на два фото-

подходе, возможно. Только три кварка нужно будет

на бозона m = 38 МэВ. Температура при расчете

связать тремя струнами [26].

соответствовала величине 3.7 МэВ.

Автор благодарен В.В. Вечернину, М.Б. Жалову

На рис. 2 приведено сравнение эксперимен-

и Е.Н. Бодунову за обсуждение.

тального распределения спектра испускаемых фо-

тонов в зависимости от их массы (точки из работы

[16]) с нашим расчетом — сплошная кривая, кото-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

рая была нормирована на экспериментальные дан-

1. E. Fermi, Prog. Theor. Phys. 5, 570 (1950).

ные. Можно видеть согласие формы и положения

максимума распределения, экспериментального и

2. I. Ya. Pomeranchuk, Dokl. Akad. Nauk 78,

889

(1951).

полученного нами.

3. L. D. Landau, Izv. Akad. Nauk. Ser. Fiz. 17, 51 (1953)

[Collected Papers of L. D. Landau, Ed. by D. Ter Haar

6. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ

(Pergamon Press, Oxford, 1965), p. 74].

4. В. М. Емельянов, С. Л. Тимошенко, М. Н. Стри-

Таким образом, в термодинамической модели

ханов, Введение в релятивистскую ядер-

дана интерпретация экспериментальных данных по

ную физику (Физматлит, Mосква,

2004)

спектрам мягких фотонов с помощью новой части-

[V. M. Emelyanov, S. L. Timoshenko, and M. N. Stri-

цы — бозона X17, который нейтрален и не являет-

khanov, Introduction to Relativistic Nuclear

ся барионом. Он может образовывать массивные

Physics (Fizmatlit, Moscow, 2004)].

объекты темной материи в астрофизике. Обос-

5. В. И. Гольданский, Ю. П. Никитин, И. Л. Розен-

новывается наличие массы бозона X17, равной

таль, Кинематические методы в физике

17 МэВ, исходя из электромагнитной трубки при

высоких энергий (Наука, Москва,

1987)

объединении двумерных КХД₂ × КЭД₂. А также

[V. I. Goldansky, Yu. P. Nikitin, and I. L. Rosenthal,

дана интерпретация экспериментальных данных по

Kinematic Methods in High-Energy Physics

обнаружению еще новой частицы — бозона X38

(Nauka, Moscow, 1987; Routledge, 1989)].

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86

№1

2023

264

ДЬЯЧЕНКО

А. Т. Дьяченко, И. А. Митропольский, ЯФ 83, 317

18. A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, EPJ Web

(2020) [A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, Phys.

Conf. 204, 03018 (2019).

At. Nucl. 83, 558 (2020)].

19. A. T. D’yachenko and I. A. Mitropolsky, Phys. At.

А. Т. Дьяченко, И. А. Митропольский, Изв. РАН.

Nucl. 82, 1641 (2019).

Сер. физ. 85, 716 (2021) [A. T. D’yachenko and

20. U. Heinz and P. Kolb, Nucl. Phys. A 702, 269 (2002).

I. A. Mitropolsky, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 85,

21. Y. Kanakubo, Y. Tachibana, and T. Hirano, Phys. Rev.

554 (2021)].

C 101, 024912 (2020).

A. T. D’yachenko, Phys. At. Nucl. 83, 1597 (2020).

22. C.-Y. Wong, Phys. Rev. C 81, 064903 (2010).

A. T. D’yachenko and E. S. Gromova, J. Phys.: Conf.

23. A. J. Krasznahorkay, M. Csatl ´os, L. Csige, Z. G ´acsi,

Ser. 2131, 022054 (2021).

J. Guly ´as, M. Hunyadi, I. Kuti, B. M. Nyak ´o, L. Stuhl,

10.

A. T. D’yachenko, A. A. Verisokina, and M. A. Veri-

J. Tim ´ar, T. G. Tornyi, Zs. Vajta, T. J. Ketel, and

sokina, Acta Phys. Pol. B Proc. Suppl. 14, 761

A. Krasznahorkay, Phys. Rev. Lett. 116, 042501

(2021).

(2016); arXiv: 1504.01527.

11.

S. N. Gninenko, N. V. Krasnikov, and V. A. Matveev,

24. A. J. Krasznahorkay, M. Csat

los, L. Csige, J. Guly ´as,

Phys. Usp. 64, 1286 (2021).

A. Krasznahorkay, B. M. Nyak ´o, I. Rajta, J. Tim ´ar,

12.

В. Н. Лукаш, Е. В. Михеева, УФН 177, 1023 (2007)

I. Vajda, and N. J. Sas, Phys. Rev. C 104, 044003

[V. N. Lukash and E. V. Mikheeva, Phys. Usp. 50, 971

(2021); arXiv: 2104.10075 [nucl-ex].

(2007)].

25. В. А. Абрамовский, Э. В. Гедалин, Е. Г. Гурвич,

13.

M. Battaglieri et al., arXiv: 1707.04591.

О. В. Канчели, Неупругие взаимодействия

14.

C.-Y. Wong, JHEP

08,

165

(2020); arXiv:

при высоких энергиях и хромодинамика

2001.04864v1 [nucl-th].

(Мецниереба, Тбилиси, 1986) [V. A. Abramovsky,

15.

A. Belogianni, W. Beusch, T. J. Brodbeck,

E. V. Gedalin, E. G. Gurvich, and O. V. Kancheli,

F. S. Dzheparov, B. R. French, P. Ganoti, J. B. Kinson,

Inelastic Interactions at High Energies and the

A. Kirk, V. Lenti, I. Minashvili, V. F. Perepelitsa,

Chromodynamics (Metsniereba, Tbilisi, 1986)].

N. Russakovich, A. V. Singovsky, P. Sonderegger,

26. Б. М. Барбашов, В. В. Нестеренко, Модель реля-

M. Spyropoulou-Stassinaki, and O. Villalobos

тивистской струны в физике адронов (Энер-

Baillie, Phys. Lett. B 548, 129 (2002).

гоатомиздат, Москва, 1987) [B. M. Barbashov and

16.

K. Abraamyan, C. Austin, M. Baznat, K. Gudima,

V. V. Nesterenko, Relativistic String Model in

M. Kozhin, S. Reznikov, and A. Sorin, EPJ Web Conf.

Hadron Physics (Energoatomizdat, Moscow, 1987)].

204, 08004 (2019); arXiv: 1208.3829.

27. С.-Y. Wong, Eur. Phys. J. A 58, 100 (2022); arXiv:

17.

А Т. D’yachenko, K. A. Gridnev, and W. Greiner,

2010.13948 [hep-ph].

J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 40, 085101 (2013).

DETECTION OF NEW PARTICLES-POSSIBLE CANDIDATES

FOR THE ROLE OF DARK MATTER PARTICLES IN COLLISIONS

OF PROTONS AND NUCLEI FROM SPECTRA OF SOFT PHOTONS

A. T. D’yachenko^1),2)

¹⁾National Research Center “Kurchatov Institute”- PNPI, Gatchina, Russia

²⁾Emperor Alexander I Petersburg State Transport University, St. Petersburg, Russia

In a thermodynamic model, an interpretation of the transverse momentum spectra of soft photons in

pp collisions is proposed, taking into account the X17 boson with a mass of 17 MeV, a new particle,

a possible candidate for the role of dark matter particles. Based on the unification of two-dimensional

quantum chromodynamics and quantum electrodynamics in the tube model, the masses of dark matter

particles are found. An interpretation is also proposed for the detection of a boson with a mass of 38 MeV in

the spectra of photons emitted in reactions of protons with carbon nuclei at an incident proton momentum

of 5.5 GeV/c. The X38 boson with a mass of 38 MeV has a mass close to the boson mass obtained by

us, equal to 34 MeV for an electromagnetic tube. This new particle was discovered in experiments recently

carried out in Dubna for the reaction p + C → 2γ + X. Bosons X17 and X38 are proposed to be considered

as particles of dark matter.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА том 86

№1

2023