Новости 21 апреля 2017

На Большом адронном коллайдере обнаружили очередные намёки на отклонение от Стандартной модели

Эксперимент LHCb, который функционирует в рамках работы Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе, показал любопытные аномалии в распаде некоторых частиц. Если эта информация подтвердится, мы получим новые физические явления, не предсказанные Стандартной моделью физики частиц. Наблюдаемый сигнал все еще имеет слабую статистическую значимость, но усиливает аналогичные показания из предыдущих исследований. Предстоящие данные и последующие анализы позволят установить, действительно ли эти намеки являются трещинами в Стандартной модели или статистическими флуктуациями, как это иногда бывает.

На днях на семинаре в ЦЕРН коллаборация LHCb представила новые долгожданные результаты по определенному распаду B0-мезонов, образующихся при столкновениях на Большом адронном коллайдере. Стандартная модель физики частиц предсказывает вероятность множества возможных мод B0-мезонов, и возможные расхождения с этими данными будут сигналом новой физики.

В этом исследовании коллаборация LHCb изучила распады B0-мезонов на возбужденный каон и пару электронов или мюонов. Мюон в 200 раз тяжелее электрона, но в Стандартной модели его взаимодействия в основном идентичны взаимодействиям электрона, что известно как универсальность лептонов. Универсальность лептона предсказывает, что с небольшим и рассчитываемым эффектом, обусловленным разностью масс, электрон и мюоны должны производиться с одинаковой вероятностью при этом конкретном распаде B0. Но LHCb выяснила, что вместо этого распады с участием мюонов происходят много реже.

Хотя это расхождение со Стандартной моделью потенциально захватывающе, оно остается на уровне 2,2-2,5 сигма, чего пока недостаточно, чтобы сделать окончательный вывод. Но результат интригует, поскольку недавнее измерение LHCb с участием соответствующего распада продемонстрировало схожее поведение.

Несмотря на большой интерес, этих намеков недостаточно, чтобы прийти к окончательному утверждению. Ранее было много измерений, поддерживающих симметрию между электронами и мюонами, хоть и другого характера. Чтобы выяснить, являются ли эти намеки статистической флуктуацией или первыми признаками новых частиц, которые расширят и завершат Стандартную модель физики частиц, необходимы дополнительные данные и больше наблюдений подобных распадов. Измерения, о которых ведется речь, были сделаны на основе образца данных из первого периода эксплуатации БАК (первого пробега). Если новые измерения действительно указывают на физику за пределами Стандартной модели, большая выборка данных, собранных в ходе второго пробега, позволит подтвердить эти эффекты.

Большой адронный коллайдер, сокращённо БАК (англ. Large Hadron Collider, сокращённо LHC) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований), находящемся около Женевы, на границе Швейцарии и Франции. БАК является самой крупной экспериментальной установкой в мире. В строительстве и исследованиях участвовали и участвуют более 10 тысяч учёных и инженеров более чем из 100 стран. «Большим» назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26 659 м; «адронным» — из-за того, что он ускоряет адроны, то есть тяжёлые частицы, состоящие из кварков; «коллайдером» (англ. collider — сталкиватель) — из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения.