Сигнал, создававшийся 40 лет
Физики эксперимента LHCb в ЦЕРНе сообщили о первых свидетельствах распада, который, по теории, происходит примерно раз на каждые 10 миллиардов b-частиц. Результат, полученный на модернизированном детекторе Большого адронного коллайдера, следует за поисками, начавшимися более четырёх десятилетий назад.
Процесс известен как Bd → μμ: нейтральная частица, содержащая b-кварк, распадается на два мюона — более тяжёлых родственников электрона. Измерение достигло статистической значимости 3,2 сигма — достаточно, чтобы назвать это свидетельством, но меньше пяти сигма, которые физика элементарных частиц требует для открытия.
Почему редкие распады важны
B-кварки рождаются в больших количествах при столкновениях и живут около 1,5 триллионных доли секунды. Чем реже распад, тем более он может быть чувствителен к частицам, слишком тяжёлым для прямого рождения на коллайдере, поскольку эти частицы могут менять частоту распада.
Измеренная частота согласуется со Стандартной моделью — текущим описанием фундаментальных частиц. Это согласие полезно само по себе: оно сужает пространство для неизвестной физики в этом канале и даёт теоретикам более точный ориентир для будущих данных.
Зондирование зептовселенной
Модернизированный LHCb — 15-летний проект с участием около 1 900 исследователей — может собирать данные до пяти раз быстрее, чем раньше. Британский кремниевый пиксельный детектор Vertex Locator находится в пяти миллиметрах от пучка и определяет, где рождаются частицы и где они распадаются.
Крис Паркс из Манчестерского университета, руководивший коллаборацией в ходе модернизации, сравнил шансы с поиском идеального совпадения на первом свидании среди всех людей на Земле. Конор Фицпатрик, заместитель координатора по физике, назвал этот распад золотым каналом для обнаружения новой физики.
Коллаборация ожидает гораздо больший набор данных к началу 2030-х годов, а дальнейшая модернизация может увеличить темпы сбора в десять раз. Это продвинуло бы измерения к зептометру — миллиардной доле триллионной доли метра, где физики надеются найти частицы и силы, которые Стандартная модель не описывает.