Ученые "нащупали" следы новой физики в распадах редких частиц на БАК

Европейские и американские физики нашли потенциальные следы "новой физики" в данных, полученных БАК во время наблюдений за распадами так называемых B-мезонов. Их выводы были представлены в European Physical Journal C.

"Раньше мы предполагали, что при распадах B-мезонов их "осколки" просто разлетятся и не будут взаимодействовать между собой на больших расстояниях. Мы учли возможность существования этих взаимодействий и показали, что они действительно могут происходить через феномен, который мы называем "зачарованной петлей", — рассказывает Дэнни ван Дик (Danny van Dyk) из Цюрихского университета (Швейцария).

Детектор LHCb был создан ЦЕРН специально для поиска не вписывающихся в Стандартную модель физики частиц, слишком тяжелых для того, чтобы искать их напрямую. Работающие на нем физики изучают поведение так называемых B-мезонов – необычных частиц, состоящих из b-кварка и какой-то другой элементарной частицы.

За последние два года сразу несколько групп ученых, изучавших следы распада В-мезонов, нашли множество намеков на то, что этот процесс не всегда можно описать при помощи Стандартной модели физики.

Пока ни один из открытых феноменов – аномалии в распадах нейтральных странных В-мезонов и их "заряженных" собратьев, а также неодинаковая частота распада порождаемых ими таонов и мюонов, не получили статуса научного открытия из-за недостаточного количества накопленных данных.

Ван Дик и его коллеги нашли способ улучшить их "качество", изучая один из вариантов подобных распадов, в ходе которого В-мезон превращается в каон, содержащий в себе "странный" и один верхний или нижний кварк, а также пару электрон-позитрон, или же их более тяжелые аналоги.

Анализируя выкладки Стандартной модели, ученые выяснили, как можно избавиться от одного из самых больших факторов неопределенности, влияющих на взаимодействия "осколков" B-мезона, связанных с взаимодействием сразу четырех кварков. Они учли это при анализе данных, которые были собраны LHCb за последние годы.

В результате этого статистическая достоверность тех отклонений, которая была зафиксирована при наблюдениях за подобными распадами на БАК, выросла с уровня в 3,4 сигма (одна случайная ошибка на 400 попыток) до 6,1 сигма (одна ошибка на миллиард попыток).

Как правило, физики присваивают звание "полновесного открытия" при достижении уровня в пять сигма, что означает, что расчеты ван Дика и его коллег будут серьезно восприняты научным сообществом, если они будут подтверждены независимым путем.

С чем связаны эти аномалии в распадах B-мезонов? Как полагают сами ученые, их можно объяснить существованием новой элементарной частицы, аналога Z-бозона, отвечающего за перенос слабых взаимодействий. Этот же бозон, по их словам, может объяснить нарушения в частоте распада таонов и мюонов.

Физики надеются, что повторный запуск обновленного БАК поможет проверить эти выкладки "нормальным" путем, без учета взаимодействий между "осколками" B-мезонов и понять, действительно ли существует эта частица и нарушает ли она лекала Стандартной модели физики.

Источник