Коллаборация NA62 представила уточненные результаты измерения чрезвычайно редкого распада частиц на конференции La Thuile 2026 года. Эксперимент NA62, расположенный в Северной зоне ЦЕРНа, изучает распад положительно заряженного каона на положительно заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино, что записывается как K+→π+νν.
Изучение подобных редких распадов позволяет физикам проверять Стандартную модель физики частиц и определять так называемый коэффициент ветвления, который описывает долю частиц, распадающихся по конкретному процессу, от общего числа распадов.
Особенность данного распада заключается в том, что его коэффициент ветвления можно теоретически предсказать с очень высокой степенью точности. Благодаря этой «теоретической чистоте» распад каона чрезвычайно чувствителен к возможной новой физике за пределами Стандартной модели. Однако предсказанный коэффициент ветвления составляет менее одного распада на 10 миллиардов, что делает процесс крайне редким и сложным для наблюдения.
Эксперимент NA62 был специально спроектирован для углубленного изучения процесса K+→π+νν и производит огромное количество каонов, благодаря чему его называют «каонной фабрикой». Каоны создаются путем направления высокоинтенсивного пучка протонов от суперпротонного синхротрона на бериллиевую мишень. В результате ежесекундно рождается почти миллиард частиц, из которых около 6% составляют каоны, чьи продукты распада детально изучаются с помощью детекторов NA62.
В 2024 году коллаборация NA62 сообщила о наблюдении этого процесса со статистической значимостью пять стандартных отклонений, что является золотым стандартом для открытия в физике частиц. Теперь исследователи включили в свой анализ данные, зарегистрированные в 2023–2024 годах, и применили улучшенные методы анализа, основанные на передовых алгоритмах машинного обучения. Результаты, объединенные с предыдущими данными, собранными с начала работы эксперимента, позволили значительно уточнить понимание этого ультра-редкого распада каона.
На основе полного набора данных коллаборация NA62 получила обновленное значение коэффициента ветвления распада K+→π+νν, которое составило 9.6+1.9−1.8 × 10−11, при этом неопределенность уменьшилась на 40% по сравнению с предыдущими результатами. Ведущий аналитик данных Джоэл Суоллоу подчеркнул, что это самый чувствительный набор данных, проанализированный на сегодняшний день, и возможность четко видеть и точно измерять столь редкий и неуловимый процесс является большим успехом с технологической точки зрения.
Достигнутая точность результатов показывает, что распад каона происходит в соответствии с теоретическими предсказаниями, что устанавливает жесткие ограничения на возможные проявления новой физики за пределами Стандартной модели. Представитель коллаборации NA62 Джузеппе Руджеро отметил, что эта проверка Стандартной модели на прочность является выдающейся, учитывая чрезвычайную редкость и теоретическую чистоту исследованного процесса, и подтверждает невероятную предсказательную силу современной ведущей теории природы.