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
«Хаббл» показал галактику с прожорливой черной дырой
Новости
Авторы ChatGPT назвали свой ИИ смехотворным
Новости
Посмотрите на обновленную Nokia 3210: что умеет этот гаджет
Новости
Какие компании готовы нанимать джунов и с какими навыками — исследование
Новости
Ученые нашли «новый» генетический вариант болезни Альцгеймера
Новости
Оказывается, популярная диета защитила печень от воспаления
Новости
SpaceX показала скафандр для первой частной миссии по выходу в открытый космос
Космос
OpenAI запустит поисковый сервис ChatGPT для конкуренции с Google
Новости
Геологи обнаружили древний вулканизм на обратной стороне Луны
Космос
Физики, возможно, впервые наблюдали глюоний: эти частицы состоят только из силы
Наука
Екатерина Барабанова, Ростелеком – о том, как построить карьеру в образовании и HR
Мнения
Японская станция сфотографировала мусор в космосе: это первый шаг к очистке орбиты
Космос
Шесть анонсов с презентации Apple новых iPad
Новости
Семь загадок Солнечной системы и Солнца, которые ученые пока не решили
Кейсы
Посмотрите, что будет с вами при падении в черную дыру
Новости
Сибирские «врата в подземный мир» растут: что происходит в Батагайке
Новости
Оказалось, в прошлом Марс был больше похож на Землю, чем все думали
Наука
Крепость римских легионеров, которой 2000 лет, нашли рядом с собором
Наука
Терапия светом помогла при травмах позвоночника
Наука
Робот-гуманоид с электроприводом может работать вслепую
Новости