Физики, работающие над экспериментом LHCb в ЦЕРНе, обнаружили свидетельство распада частицы, настолько редкого, что он происходит примерно один раз на 10 миллиардов распадов, завершив поиски, которые длились более 40 лет.
Результат касается прелестной частицы — короткоживущего адрона, содержащего b-кварк, — рождённой в высокоэнергетических столкновениях протонов внутри Большого адронного коллайдера. Коллаборация сообщила о наблюдении на этой неделе.
Почему стоит гнаться за редким распадом
Редкие распады полезны именно потому, что они редки. В Стандартной модели вероятность конкретного распада можно рассчитать с высокой точностью. Если эксперимент измеряет скорость, отличающуюся от этого предсказания, разрыв указал бы на частицы или силы, которые ещё не наблюдались.
Обнаружение распада с ожидаемой скоростью, таким образом, является проверкой того, что стандартная картина выживает там, где она могла бы нарушиться. Это также исключает ряд предложенных моделей, предсказывавших иную скорость.
Как было сделано измерение
Детектор LHCb предназначен для идентификации частиц, рождённых в столкновениях протонов, и отслеживания их путей на коротких расстояниях. Прелестные частицы распадаются внутри детектора за доли наносекунды, поэтому эксперимент полагается на точное трекинг-отслеживание и идентификацию частиц, чтобы восстановить, что было рождено и как оно распалось.
Отделение сигнала от фона потребовало анализа очень большого набора данных, собранного за несколько лет работы. Коллаборация сообщила, что результат согласуется со Стандартной моделью и что измерение теперь устанавливает более жёсткие ограничения для нескольких классов моделей новой физики.
Что дальше
Большой адронный коллайдер вступает в период модернизаций, призванных увеличить частоту столкновений и объём записываемых данных. Больше данных позволит LHCb подтвердить наблюдение и измерить связанные распады с большей точностью.
Физики давно ожидали, что новая физика, если она существует при доступных энергиях, проявится в первую очередь в процессах, сильно подавленных в Стандартной модели. Пока эти поиски находят согласие, а не отклонение, что само по себе является результатом: это говорит теоретикам, где новые частицы не могут скрываться.