Эксперимент на БАК показал отклонение поведения b-кварков от Стандартной модели

Коллаборация LHCb в ЦЕРНе обнаружила, что частицы ведут себя не так, как должны, согласно основной теории физики элементарных частиц — Стандартной модели.

Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что b-кварки должны в равной мере распадаться либо на мюоны, либо на электроны. Однако новый результат на LHCb предполагает, что этого может и не происходить. Это указывает на существование новых частиц или взаимодействий, не объясняемых Стандартной моделью.

Физики из Имперского колледжа Лондона и университетов Бристоля и Кембриджа провели анализ данных для получения этого результата при финансовой поддержке Совета по науке и технологиям. Результат объявлен сегодня на конференции Moriond Electroweak Physics и опубликован в виде препринта.

За пределами стандартной модели

Стандартная модель — это лучшая в настоящее время теория физики элементарных частиц, описывающая все известные фундаментальные частицы, из которых состоит наша Вселенная, и силы, с которыми они взаимодействуют. Проблема в том, что Стандартная модель не может объяснить некоторые из самых глубоких загадок современной физики, включая то, из чего состоит темная материя, а также дисбаланс материи и антивещества во Вселенной.

Поэтому исследователи искали частицы, ведущие себя иначе, чем можно было бы ожидать в Стандартной модели. Цель — объяснить некоторые из этих загадок.

«Когда мы впервые увидели результаты эксперимента, наши сердца действительно забились немного быстрее, — рассказывает доктор наук Митеш Патель из отдела физики Имперского колледжа Лондона. — Конечно, слишком рано говорить, действительно ли это отклонение от Стандартной модели. И все же эти результаты — самое захватывающее, что я сделал за 20 лет в этой области».

Строительные блоки природы

Результаты, о которых говорит физик, получены с помощью эксперимента LHCb, одного из четырех огромных детекторов частиц на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа (БАК).

БАК — самый большой и самый мощный в мире коллайдер частиц — он ускоряет субатомные частицы почти до скорости света, прежде чем столкнуть их друг с другом. Эти столкновения производят всплеск новых частиц, которые физики затем записывают и изучают, чтобы лучше понять основные строительные блоки природы.

Новые измерения ставят под сомнение законы природы, которые одинаково относятся к электронам и их более тяжелым собратьям, мюонам, за исключением небольших различий из-за их разной массы. Согласно Стандартной модели, мюоны и электроны взаимодействуют со всеми силами одинаково, поэтому b-кварки, созданные в LHCb, должны распадаться на мюоны так же часто, как и на электроны.

На LHCb наблюдается очень редкий распад красивого мезона с участием электрона и позитрона. Предоставлено: Имперский колледж Лондона.

Но новые измерения предполагают, что распад происходит с разной скоростью. Это может свидетельствовать о невиданных ранее частицах, склоняющих чашу весов в сторону от мюонов.

«Результат эксперимента предлагает интригующий намек на новую фундаментальную частицу или силу, которая „работает“ совершенно иначе, чем все известные науке, — объясняет Дэниел Мойс, доктор философии. — Если это подтвердится дальнейшими измерениями, то окажет глубокое влияние на наше понимание природы на самом фундаментальном уровне».

Золотой стандарт открытия

В физике элементарных частиц золотой стандарт открытия — пять стандартных отклонений, это означает, что вероятность того, что результат окажется случайным, составляет 1 из 3,5 млн. Новый результат — это пока три отклонения. Есть вероятность того, что измерение является статистическим совпадением, составляет 1 из 1 000. Поэтому пока рано делать какие-либо твердые выводы.

«Должны быть новые, другие частицы, потому что наше нынешнее понимание Вселенной во многих отношениях не соответствует действительности. Хотя нам нужно дождаться подтверждения результатов, я надеюсь, что однажды мы сможем оглянуться на это как на поворотный момент в физике», — заключает доктор наук Майкл Макканн.

Теперь коллаборация LHCb должна продолжить проверку своих результатов путем сопоставления и анализа большего количества данных, чтобы увидеть, остались ли доказательства некоторых новых явлений. Ожидается, что эксперимент LHCb начнет сбор новых данных в следующем году после модернизации детектора.


Читать далее

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Ученые обнаружили мифическую частицу Оддерона

Самое таинственное природное явление. Откуда берется шаровая молния и чем она опасна?

b-кварк — кварк с зарядом −⅓ e, принадлежащий к третьему поколению. Он является более лёгким членом слабого кваркового дублета третьего поколения, в который входит также значительно более тяжёлый t-кварк. Имеет массу 4,2−4,7 ГэВ, почти в 5 раз тяжелее нуклона. Время жизни b-кварка составляет около 10⁻¹² с.

LHCb — самый маленький из четырёх основных детекторов на коллайдере LHC в европейской организации ядерных исследований CERN в городе Женева. Эксперимент проводится для исследования асимметрии материи и антиматерии во взаимодействиях b-кварков.

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости