Коллаборация LHCb, работающая на Большом адронном колайдере (БАК), провела измерение параметра, описывающего превращение кварков b, в результате которого могли быть обнаружены неточности Стандартной модели. В исследовании принимали участие ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) и других российских академических институтов. Результаты исследования приведены в журнале Nature.
Исследователи изучили распады Лямбда-б бариона (Λb0), образующегося в ходе работы Большого адронного колайдера. Обе частицы (Λb0 и протон) состоят из трех кварков, два из которых совпадают — u- и d-кварк есть в каждой из них. Но третий кварк в Λb0 — это прелестный кварк (beauty) вместо еще одного u-кварка в протоне.
По результатам исследований распадов Лямбда-б бариона было показано, что частиц, не входящих в Стандартную модель (теории, описывающей взаимодействие элементарных частиц), не образуется, то есть экспериментальные данные не противоречат ей.
Процесс перехода прелестного кварка в u-кварк описывается параметром |Vub| в матрице Кабиббо-Кобаяши-Маскавы. Его значение экспериментально можно вычислить из вероятности распада Λb0 на протон, мюон и антинейтрино. В этой реакции прелестный кварк переходит в u-кварк c излучением протона и W-бозона, тут же распадающегося на мюон и антинейтрино.
Павел Кроковный, участник коллаборации LHCb, старший преподаватель НГУ и сотрудник Института ядерной физики имени Будкера СО РАН, пояснил «Ленте.ру», как была выбрана цель исследований. Кроковный сообщил, что физиков эта реакция привлекла тем, что вероятность распада отличается для так называемых инклюзивного и эксклюзивного методов измерений. Одним из объяснений различий было образование в промежуточных реакциях частицы, не входящей в Стандартную модель. Это позволило бы найти путь к Новой физике, теории, которая более полно описывает свойства известных частиц и, возможно, предсказывает свойства новых частиц, в частности, темной материи. Альтернативное объяснение — погрешности измерений и теоретических расчетов.
В инклюзивном методе параметр |Vub| рассчитывается на основе всех реакций с переходом b-кварка в u, при котором излучается W-бозон. Последний превращается в мю-мезон и антинейтрино, поэтому на детекторе регистрируется только мюон. В эксклюзивном методе восстанавливается конкретный распад, в данном случае на протон, мюон и антинейтрино.