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

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.