Експеримент на БАК показав відхилення поведінки b-кварків від Стандартної моделі

Стандартна модель фізики елементарних частинок передбачає, що b-кварки повинні однаково розпадатися

або на мюони, або електрони.Однак новий результат на LHCb припускає, що цього може і не відбуватися. Це свідчить про існування нових частинок чи взаємодій, не пояснюваних Стандартною моделлю.

Фізики з Імперського коледжу Лондона іуніверситетів Брістоля і Кембриджа провели аналіз даних для отримання цього результату за фінансової підтримки Ради з науки і технологій. Результат оголошений сьогодні на конференції Moriond Electroweak Physics і опублікований у вигляді препринта.

За межами стандартної моделі

Стандартна модель - це найкращав даний час теорія фізики елементарних частинок, що описує всі відомі фундаментальні частинки, з яких складається наш Всесвіт, і сили, з якими вони взаємодіють. Проблема в тому, що Стандартна модель не може пояснити деякі з найглибших загадок сучасної фізики, включаючи те, з чого складається темна матерія, а також дисбаланс матерії і антиречовини у Всесвіті.

Тому дослідники шукали частки, провідні себе інакше, ніж можна було б очікувати в Стандартної моделі. Мета - пояснити деякі з цих загадок.

«Коли ми вперше побачили результатиексперименту, наші серця справді забилися трохи швидше, — розповідає доктор наук Мітеш Патель із відділу фізики Імперського коледжу Лондона. — Звичайно, занадто рано говорити, чи це справді відхилення від Стандартної моделі. І все-таки ці результати — найцікавіше, що я зробив за 20 років у цій галузі».

Будівельні блоки природи

Результати, про які говорить фізик, отримані за допомогою експерименту LHCb, одного з чотирьох величезних детекторів частинок на Великому адронному колайдері ЦЕРНу (ВАК).

БАК - найбільший і найпотужніший у світіколлайдер частинок - він прискорює субатомні частинки майже до швидкості світла, перш ніж зіштовхнути їх один з одним. Ці зіткнення виробляють сплеск нових частинок, які фізики потім записують і вивчають, щоб краще зрозуміти основні будівельні блоки природи.

Нові виміри ставлять під сумнів закониприроди, які однаково ставляться до електронів і їх більш важким побратимам, мюони, за винятком невеликих відмінностей через їх різної маси. Згідно зі Стандартною моделлю, мюони і електрони взаємодіють з усіма силами однаково, тому b-кварки, створені в LHCb, повинні розпадатися на мюони так само часто, як і на електрони.

На LHCb спостерігається дуже рідкісний розпад красивого мезона за участю електрона і позитрона. Надано: Імперський коледж Лондона.

Але нові виміри припускають, що розпад відбувається з різною швидкістю. Це може свідчити про небачені раніше частинках, що схиляють чашу терезів на бік від мюонів.

«Результат експерименту пропонує інтригуючийнатяк на нову фундаментальну частинку чи силу, яка „працює“ зовсім інакше, ніж усі відомі науці, — пояснює Деніел Мойс, доктор філософії. — Якщо це підтвердиться подальшими вимірами, то глибоко вплине на наше розуміння природи на самому фундаментальному рівні».

Золотий стандарт відкриття

У фізиці елементарних частинок золотий стандартвідкриття - п'ять стандартних відхилень, це означає, що ймовірність того, що результат виявиться випадковим, становить 1 з 3,5 млн. Новий результат - це поки три відхилення. Є ймовірність того, що вимір є статистичними збігом, становить 1 з 1 000. Тому поки рано робити які-небудь тверді висновки.

«Повинні бути нові, інші частинки, тому щонаше нинішнє розуміння Всесвіту у багатьох відношеннях не відповідає дійсності. Хоча нам потрібно дочекатися підтвердження результатів, я сподіваюся, що одного разу ми зможемо озирнутися на це як на поворотний момент у фізиці », - робить висновок доктор наук Майкл Макканн.

Тепер колаборація LHCb повинна продовжитиперевірку своїх результатів шляхом зіставлення та аналізу більшої кількості даних, щоб побачити, чи залишилися докази деяких нових явищ. Очікується, що експеримент LHCb почне збір нових даних в наступному році після модернізації детектора.

Читати далі

Фізики створили аналог чорної діри і підтвердили теорію Хокінга. До чого це призведе?

Вчені виявили міфічну частку Оддерона

Саме таємниче природне явище. Звідки береться кульова блискавка і чим вона небезпечна?

b-кварк - кварк з зарядом -⅓ e, що належить дотретього покоління. Він є більш легким членом слабкого кваркового дублета третього покоління, в який входить також значно важчий t-кварк. Має масу 4,2-4,7 ГеВ, майже в 5 разів важче нуклона. Час життя b-кварка становить близько 10⁻¹² с.

LHCb - найменший з чотирьох основнихдетекторів на колайдері LHC в європейській організації ядерних досліджень CERN в місті Женева. Експеримент проводиться для дослідження асиметрії матерії і антиматерії у взаємодіях b-кварків.