В ЦЕРНе зафиксировали ультраредкий распад, который может помочь открыть новую физику

❋ 4.7

Ученые из Европейской организации по ядерным исследованиям обнаружили и подтвердили наблюдение ультраредкого распада частиц. Заряженный каон распался на заряженный пион и пару «нейтрино — антинейтрино». Этот результат открывает еще один путь для поиска новой физики, выходящей за пределы Стандартной модели физики частиц.

Физика

# БАК

# новая физика

# Стандартная модель

# ЦЕРН

NA62 / © CERN

Ученые генерируют каоны с помощью высокоинтенсивного пучка протонов, врезающегося в неподвижную мишень. Столкновение создает пучок вторичных частиц, почти миллиард единиц в секунду, попадающих в детектор NA62. Примерно шесть процентов из них — заряженные каоны. Детектор точно идентифицирует и измеряет каждый каон и продукты его распада, за исключением нейтрино.

Коллаборация NA62 представила доклад о первой экспериментальной фиксации распада каона на заряженный пион и пару «нейтрино — антинейтрино» (K⁺→ π⁺ν̅ν) на семинаре CERN EP. Это крайне редкий процесс — согласно Стандартной модели физики частиц, менее одного из 10 миллиардов каонов распадается таким образом. Эксперимент NA62 специально разработан и построен для измерения этого распада.

«Представленное измерение K⁺→ π⁺ν̅ν становится самым редким распадом, в наблюдении которого мы точно уверены. Проведенный сложный анализ большого объема данных — результат отличной командной работы, и я очень горжусь этим результатом», — отметила Кристина Лаццерони (Cristina Lazzeroni), профессор физики элементарных частиц в Университете Бирмингема (Англия).

Доля каонов, распадающихся на пион и два нейтрино, составила около 13 на 100 миллиардов в экспериментальных данных, что примерно соответствует предсказаниям Стандартной модели физики частиц, но все же на 50 процентов выше них. Это может быть связано с еще не открытыми частицами, повышающими вероятность такого распада, но для подтверждения гипотезы нужно больше данных.

«Это кульминация долгого проекта, начатого более 10 лет назад. Искать в природе эффекты, вероятность которых порядка 10^-11, — захватывающее и сложное задание. После кропотливой работы мы получили потрясающую награду за наши усилия и представили давно ожидаемый результат», — сказал профессор Джузеппе Руджеро (Giuseppe Ruggiero) из Университета Флоренции (Италия).

Представленные результаты основаны на комбинации данных, полученных во время эксперимента NA62 в 2021-2022 годах, и ранее опубликованном результате на данных 2016-2018 годы. Данные 2021-2022 годов собраны после серии модернизаций установки NA62. Исследователи ввели в использование несколько новых и улучшили действовавшие детекторы, а также модифицировали весь эксперимент для работы с на 30 процентов более интенсивным пучком протонов.

Группа ученых из Университета Бирмингема, которой сейчас руководит профессор Евгений Гудзовский (Evgueni Goudzovski), присоединилась к эксперименту NA62 на этапе проектирования в 2007 году. Обновления оборудования и усовершенствование методик анализа позволили собирать данные о распадах-кандидатах на 50 процентов быстрее благодаря новым инструментам для подавления фона.

«Привлечение лучших талантов и предоставление ответственных позиций молодым исследователям всегда было приоритетом нашей группы. Мы гордимся тем, что координатор проекта в области физики NA62 и руководитель измерений K⁺→ π⁺ν̅ν — бывшие аспиранты Бирмингема. Это привилегия работать и руководить такой энергичной и конструктивной командой», — прокомментировал профессор Гудзовский.

Распад K⁺→ π⁺ν̅ν важен для исследователей, потому что он очень чувствителен к эффектам, которые могут указывать на физику за пределами Стандартной модели. Сейчас NA62 продолжает сбор данных, и ученые надеются подтвердить или опровергнуть наличие новой физики в этом распаде в ближайшие годы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Евгения Вавилова — научпоп автор, специализирующийся на популярной физике. Выпускница физического факультета, более 10 лет пишет о новейших открытиях в квантовой механике, астрофизике и теоретической физике. Евгения умеет объяснять сложные концепции простым языком и регулярно публикует материалы, основанные на первоисточниках — научных статьях и интервью с исследователями.