В даних експерименту LHCb Великого адронного коллайдера виявлені можливі “тріщини” Стандартної Моделі

LHCb

Дані, отримані за допомогою датчиків експерименту LHCb Великого адронного коллайдера (БАК), вказують на існування аномальних процесів розпаду елементарних частинок певного типу.

Якщо існування виявлених аномалій буде підтверджено в ході подальших досліджень, то вони вкажуть на деяких явищ і процесів, які абсолютно не вписуються в рамки існуючої Стандартної Моделі фізики елементарних частинок. Отримані результати поки що мають мале значення статистичної достовірності, і лише подальша робота в даному напрямку дозволить вченим з’ясувати, чи дійсно все це є “тріщиною” в Стандартної Моделі або простий статистичної експериментальної помилкою.

На семінарі, проведеному Європейською організацією ядерних досліджень CERN, вчені-фізики експерименту LHCb представили широкий суд зібрані ними дані, що стосуються процесу розпаду частинки під назвою B-мезон, які іноді народжуються в результаті зіткнень променів протонів у Великому адронному колайдері. Згідно Стандартної Моделі розпад B-мезона може відбуватися кількома способами.

Одним із способів розпаду B-мезона є його розпад до каона (К-мезона) з утворенням пари електронів або пари мюонів. Мюон в 200 разів важчий, ніж електрон, але, згідно з Стандартної Моделі, все взаємодії мюонів з навколишнім світом практично ідентичні таким взаємодій з боку електронів. Це явище відоме у фізиці під назвою універсальності лептонів. Явище універсальності лептонів визначає, що у випадках розпаду B-мезона розпади з утворенням електронів і мюонів повинні відбуватися приблизно в однаковій пропорції з невеликим відхиленням через істотну різницю в масі виникають частинок.

Експериментальні ж дані, зібрані датчиком LHCb, говорять про те, що процеси розпаду B-мезона з утворенням мюонів відбуваються набагато рідше розпаду з утворенням електронів. Вчені вважають, що причиною такої невідповідності є якась нова частка, що отримала назву Z9, яка з’являється в ланцюжку розпаду і яка породжує потім короткоживучий істинний кварк.

В даний час ці факти, які ймовірно вказують на невідповідність в Стандартної Моделі, мають статистичну достовірність на рівні від 2.2 до 2.5 сигма, чого ще недостатньо для остаточних висновків. Інтерес до даної аномалії підігрівається ще тим, що в ході деяких останніх вимірювань, проведених в рамках експерименту LHCb, були отримані підтвердження такої поведінки B-мезонів.

Справедливості заради слід зазначити, що на Великому адронному колайдері було зроблено безліч інших вимірів, результати яких йдуть врозріз з усім наведеним вище і які вказують на симетрію електронів і мюонів. Невідповідності цієї симетрії були виявлені в даних, зібраних в ході першого періоду роботи ВАК. Так що у вчених є ще обширнейшее поле для діяльності, весь величезний масив даних, зібраних під час другого періоду роботи коллайдера і дані, що збираються в даний час. І якщо існування аномального розпаду B-мезона знайде підтвердження в усьому масиві наявних даних, значення статистичної достовірності стане досить для визнання наявності невідповідностей Стандартної Моделі, які, в свою чергу, вказують на наявність якоїсь нової фізики, що виходить за межі існуючих знань.