В конце мая эксперимент LHCb, который проводится на Большом адронном коллайдере (БАК), выпустил новую работу по исследованию распадов типа Bs0 → h0(→K+K–)μ+μ–, где h0 соответствует адрону. Для распада Bs0 → φμ+μ– наблюдается указание на отклонение измеренной вероятности от предсказаний Стандартной Модели. Также физикам впервые удалось экспериментально зафиксировать распадBs0 → f2’(1525)μ+μ–.
Современная теория элементарных частиц – Стандартная Модель (СМ) – обладает большой предсказательной силой. В рамках этой теории можно довольно точно вычислять вероятности рождения и распада различных частиц. Естественно, экспериментаторы пытаются проверять предсказания СМ. Особенно важна экспериментальная проверка редких феноменов СМ, ведь на их фоне могут проявляться новые, еще неизвестные нам, фундаментальные частицы и взаимодействия. Одним из многообещающих секторов косвенного поиска Новой физики являются редкие распады с испусканием ди-лептонных пар (e+e– или μ+μ–). В СМ такие переходы сильно подавлены, однако их характеристики поддаются расчету. Экспериментально исследуются вероятности таких распадов и их угловые характеристики, а также в процессах такого типа производится проверка лептонной универсальности.
Одним из указаний на отклонение экспериментальных данных от предсказаний СМ было расхождение теоретической и измеренной вероятностей распада типаBs0 → φμ+μ–. Оно проявлялось в области малых масс системы мюонов (q). Измерения были сделаны LHCb с использованием данных, набранных в 2011-12 гг. в ходе первого этапа работы БАК. И вот недавно коллаборация LHCb представила объединенные результаты для обоих этапов работы ускорителя.
Мезон φ(1020) хорошо восстанавливается по распаду на пару K+K–. Соответственно выделяются четырех-частичные конечные состояния K+K–μ+μ–. Главной трудностью при измерении вероятности распада становится вычисление эффективности регистрации системы таких частиц. Тут на помощь физикам приходит сама Природа. Дело в том, что для Bs0 мезона довольно велика вероятность распасться по каналу φJ/ψ(→ μ+μ–). Частица J/ψ – это чармониевый резонанс, связанное состояние с- и анти-с-кварков. На рисунке показаны распределения событий по массе системы K+K–μ+μ– для сигнального и контрольного каналов. Измеряется отношение вероятностей распадов Bs0 → φμ+μ– и Bs0 → φJ/ψ(→ μ+μ–), а величина отношения их эффективностей намного лучше контролируется, ибо многие систематические эффекты сокращаются.
Также в выпущенной работе сотрудники LHCb сообщают об обнаружении в этом же конечном состоянии (K+K–μ+μ–) проявления другого редкого распада:Bs0 → f2’(1525)μ+μ–. Сигнал от перехода f2’(1525) → K+K– проявляется в спектре масс системы каонов. Статистическая значимость наблюдения составляет 9 стандартных отклонений. Этот канал распада интересен тем, что впервые наблюдается проявление резонанса со спином 2 для редких распадов прелестных частиц, протекающих с испусканием мюонной пары. В будущем физики надеются использовать этот канал распада для проверки предсказаний СМ.
В заключение следует отметить, что физики НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ внесли существенный вклад в создание и обслуживание детектора LHCb. Так для мюонной системы, которая сыграла ключевую роль в представленных измерениях, в Институте были изготовлены мюонные камеры. Сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ участвуют в проведении эксперимента, обеспечивая стабильную работу мюонной системы LHCb.