Физики нашли свидетельство сверхредкого распада B-мезона спустя 40 лет поисков
Данные детектора LHCb Большого адронного коллайдера позволили ученым сообщить о ультраредком распаде нейтрального B-мезона на пару мюон — антимюон со значимостью 3.2σ.Данные детектора LHCb Большого адронного коллайдера позволили ученым сообщить о ультраредком распаде нейтрального B-мезона на пару мюон — антимюон со значимостью 3.2σ.
Сложная система БАК состоит из ускорителя частиц и множества детекторов. Обычно детекторы называют «экспериментами» или «коллаборациями», потому что это гигантская структура: над каждым работает международная команда из десятков институтов. Только вместе они могут обработать огромный поток данных с детектора.
LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) занимается изучением частиц, содержащих b-кварки, в том числе B-мезонов. Это частицы, состоящие из b-антикварка и одного из четырех кварков: верхнего, нижнего, странного или очарованного. Их обнаружили относительно недавно, в 1980-х.
На БАК регулярно находят следы присутствия нейтрального B⁰-мезона и странного B⁰ₛ-мезона. Они могут распадаться на разные наборы частиц, и распад на пару мюон — антимюон крайне редок. По предсказаниям на основе Стандартной модели, такой распад B⁰ должен происходить примерно 1,03 раза на 10 миллиардов распадов, а для B⁰ₛ — 3,66 раза на миллиард событий.
Раньше физики наблюдали только распад B⁰ₛ на данных LHCb, CMS и ATLAS. Более редкий распад B⁰ ускользал от ученых больше 40 лет — поисковые эксперименты начали в 1984 году.
Теперь исследователи нашли свидетельства этого процесса в данных о столкновениях протонов, собранных на LHCb за 2024-2025 годы. Сопоставив их с более ранними измерениями, удалось получить свидетельство распада нейтрального B-мезона на антимюон и мюон (B⁰ → μ⁺μ⁻).
Наблюдаемое отклонение от фоновых измерений составило 3,2σ. Для физики элементарных частиц это значит, что ученые достаточно уверены в данных, чтобы сказать: они увидели свидетельство именно этого распада. Чтобы заявить об открытии, физики должны получить отклонение в 5σ: оно будет значить, что случайно подобные данные могли собраться в одном случае из 3,5 миллиона.
По словам физиков, данные указывают на то, что распад B⁰ → μ⁺μ⁻ случается 1,14 раза на 10 миллиардов событий, которые регистрирует детектор. Распад странного B-мезона B⁰ₛ по тем же данным встречается 3,25 раза на один миллиард событий. Это новое самое точное измерение скорости распада B⁰ₛ.
Ученые дополнительно измерили эффективное время жизни B⁰ₛ — 1,6 ± 0,16 пикосекунды. Физики сообщили, что эти измерения укладываются в рамки Стандартной модели и не указывают на признаки новой физики.
Telegram 
Дзен 
VK 
