Редки разпади на частици потвърдиха Стандартния модел

Физиците от ЦЕРН от колаборациите CMS и LHCb откриха в данни,те събрани на Големия адронен колайдер, следи от разпади на т.нар. странни неутрални В-мезони.

Тяхната честота и съотношение потвърждават Стандартния модел на физиката, става ясно от статия, публикувана в изданието Nature.

„Търсенето на нови частици и изучаването на редки видове на техните разпади са взаимодопълващи се стратегии, които ни помагат да търсим следи от нова физика. Точността, с която можем да измерим тези разпади в нашите експерименти, постепенно и планомерно расте, което все повече ограничава вариантите за разширение и спасение на Стандартния модел“, казва Тициано Кампорези (Tiziano Camporesi), официален представител на колаборацията CMS.

Търсенето на нови частици, както и нови явления, излизащи извън границите на съществуващата общоприета теория – Стандартния модел – може да се осъществява пряко, с фиксирането на следи от раждането на нови частици при сблъсъци на други частици, ускорени до високи енергии. По този начин преди три години беше открит Хигс бозонът.

Ако енергиите на хипотетичните частици са прекалено високи и недостъпни за тяхното получаване на колайдера, има и друг начин – търсенето на присъствието на нови частици по непряк начин, чрез техните взаимодействия с кварките при разпада на частиците.

Именно за тази цел е бил създаден детекторът LHCb. Физиците, които работят на него, изучават поведението на частиците, в чийто състав влиза b-кваркът („прелестен“, от английското beauty). Неутралният странен В-мезон се състои от s-кварк („странен“, strange) и b-кварк.

Стандартният модел предсказва, че разпадът на тази частица на два мюона трябва да е изключително рядко събитие. Неговата вероятност е 3 на 10^-9 – това означава, че така се разпадат 3 частици от 10 милиарда. Подобен разпад на „обикновения“ неутрален В-мезон протича още по-рядко – един път на 10 милиарда.

© CERN/LHCb

Първите следи от подобни разпади били забелязани от учените, работещи с детектора LHCb, през декември 2012 г. Предварителният анализ на данните, от една страна, показал, че честотата на разпадите на „странните“ В-мезони и съотношението между разпадите на „странните“ и просто „неутралните“ частици точно съответствал на предсказанията на Стандартния модел, а от друга страна, разкрил странности в характера на продуктите на разпада на неутралните В-мезони, несъвместими с него.

Първоначално, както отбелязват Компорези и колегите му, учените от ЦЕРН не могли да заявят за извършването на откритие, тъй като статистическата му значимост била под „вълшебната“ за физиката на частиците стойност от пет сигма. За преодоляване на тази бариера представителите на LHCb обединили усилия с колаборацията CMS, на детекторите на която също били открити следи от разпади на B-мезони.

© CERN

Обединението на резултатите от работата на LHCb и CMS е преминало успешно – честотата на разпади и тяхното съотношение не се изменило, а статистическата значимост нараснала до показателя 6,2 сигма за „странните“ В-мезони и до 3,2 за неутралните им братовчеди. За първия период от работата на ускорителя учените фиксирали общо около сто разпада на неутрални странни В-мезони и около 10 разпада на неутрални В-мезони.

Получените резултати, както констатират физиците, потвърждават, че Стандартният модел описва коректно този рядък вид разпад на елементарните частици. Това откритие, както вече е отбелязвано през 2012 година, почти напълно изключва вероятността, че теорията на суперсиметрията – разширение на стандартната физика, може да са верни.

От друга страна, проблемите с неутралните В-мезони не са изчезнали никъде и учените ще се опитат да намерят отговори на тях след рестарта на Големия адронен колайдер.

Източник: РИА Новости