Ученые CERN обнаружили два чрезвычайно редких вида распада элементарных частиц

8 октября 2019
ЦЕРН Детектор эксперимента NA62 ЦЕРН

В течение нескольких последних лет ученые Европейской организации ядерных исследований CERN занимались проведением сложного эксперимента, в ходе которого производилась запись десятков миллиардов случаев распада элементарных частиц. После этого собираемые данные проходили через сложнейшую обработку, целью чего был поиск крайне редких и экзотических видов распада. И наконец, ученым удалось обнаружить нечто интригующее и необычное.

Эксперимент, который упоминается чуть выше, имеет название NA62. Его оборудование производит пары кварков, которые называются каонами и которые распадаются спустя очень малое время после образования. Для этого используется очень мощный синхротронный ускоритель, который "стреляет" протонами, разогнанными почти до скорости света, в мишень из металлического бериллия. Среди получающейся "каши" из миллиарда элементарных частиц приблизительно 60 миллионов превращаются в каоны, которые фильтруются и направляются в область датчика, который регистрирует процесс их распада.

Данные о 10 миллиардах случаев рассада каонов позволили в прошлом году найти один из редких видов распада, который вписывается в рамки существующей Стандартной Модели, а в этом году ученые добавили к своим находкам еще два необычных случая.

Находки, сделанные в этом году, являются результатом обработки данных, собранных в 2017 году, объем которых в десять раз превзошел объем данных, собранных за предыдущий год. Отметим, что данные достижения являются только началом эксперимента NA62. Для того, чтобы обрести твердую уверенность в полученных результатах, ученым потребуется зарегистрировать по нескольку случаев редких распадов положительно заряженных каонов (K+), которые распадаются на положительно заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино.

Отметим, что регистрация редких видов распада каонов является еще одним подтверждением верности Стандартной Модели. Это Модель определяет, насколько часто такие распады должны происходить, и полученные практические результаты полностью совпадают с теоретическими расчетами. Полученные учеными результаты говорят о том, что каоны K+ превращаются в пион, нейтрино и антинейтрино в среднем 24.4 раза на каждые 100 миллиардов случаев распада. Но это еще вписывается в рамки Стандартной Модели, согласно которой этот распад должен происходить в 8.4 случаев из 100 миллиардов.

Кроме этого, в наборе данных эксперимента NA62 может скрываться еще нечто более захватывающее. Как надеются ученые, анализ данных позволит им выявить случаи, когда результаты распада каонов, пары кварков, повторно объединяются в частицы таким образом, который выходит за рамки Стандартной Модели.

То, что существующая Стандартная Модель далека от совершенства, говорит тот факт, что она не объясняет таких понятий, как темная материя, в ней нет ответа на вопрос о том, почему во Вселенной наблюдается неравное количество материи и антиматерии, почему существуют различия в массе определенных частиц и многое другое. Поэтому обнаружение того, что не вписывается в рамки существующей модели, может проложить путь к созданию новой Стандартной Модели, Модели V2.0.

А сейчас ученые CERN проводят более тщательный анализ данных в надежде найти еще случаи редких видов распада частиц. И еще большие надежды они питают на 2021 год, когда будет введен в строй протонный супер-коллайдер, который после модернизации превратится в инструмент следующего поколения.