Текст уведомления здесь

Новое дыхание LHCb

На Большом адронном коллайдере уловили «намек» на новую физику

Недавно в журнале Physical Review Letters были опубликованы результаты анализа данных детектора LHCb. В эксперименте исследователи обнаружили аномалию, которая не укладывается в рамки Стандартной модели — созданной во второй половине прошлого века теоретической модели устройства микромира.
Добавить в закладки
Комментарии
Однако, как считает сотрудник коллаборации LHCb, старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики Иван Беляев, истинное значение этого интригующего результата не только в нем самом, но и в том, что физикам удалось найти путь к целому новому пласту экспериментов, результаты которых могут помочь исследовать «новую физику».

Лептонная универсальность

Одна из групп частиц в Стандартной модели — лептоны, самый известный из которых — электрон. Кроме него есть еще два лептона — тяжелый мюон и еще более массивный тау-лептон. Кроме массы эти три частицы ничем не отличаются друг от друга и во всех распадах составных частиц должны проявлять себя одинаково (с поправкой на массу). Это фундаментальное свойство Стандартной модели называется лептонной универсальностью.

«На LHCb мы сравнили распад нейтрального прелестного мезона на очарованный мезон, тау-лентон и тау-нейтрино с распадом нейтрального прелестного мезона на очарованный мезон, мюон и мюонное нейтрино. И все должно быть одинаково, только с поправкой на массу, потому что тау-лептон массивнее. Эту поправку достаточно легко посчитать и учесть при сравнении. Оказалось, что эти распады отличаются сильнее, чем должны», — рассказал Беляев.

Ранее эту же аномалию ученые наблюдали в двух других экспериментах — BaBar в американской Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Belle в японском Исследовательском центре физики высоких энергий KEK.

«Подозрительные» результаты

«Вероятность, что каждый из трех независимых экспериментов ошибся, не исключена, но тогда получается, что все три эксперимента ошиблись в одну сторону и примерно на одну и ту же величину. Это уже подозрительно», — пояснил физик.

«Подозрительные» результаты могут объясняться влиянием на распад мезона частицы, похожей на бозон Хиггса, но заряженной. Таких частиц нет в Стандартной модели, однако она появляется в расширениях этой теории.

«Есть частица, которая напрямую связана именно с массой, это хиггсовский бозон. Чем частица тяжелее, тем сильнее она с ним взаимодействует. Если внутри нашего распада где-то появился хиггсовский бозон или очень похожая на него частица, это приведет к тому, что распады с тяжелыми лептонами и легкими будут отличаться. И вот именно этот эффект мы и обнаружили», — сказал Беляев.

Еще не открытие

Статистическая достоверность полученного на LHCb результата составляет 2,1 стандартных отклонения (сигма). Стандартное отклонение — это способ измерить вариативность данных в каком-то их наборе. Чем ближе оно к нулю, тем меньше результат отличается от предсказанного, и наоборот. Чтобы уверенно говорить об обнаружении процессов, выходящих за рамки Стандартной модели, нужна достоверность в 5 сигма. Чтобы довести результаты до нужной степени точности, нужно набрать в несколько раз большую статистику. Если брать только эксперимент LHCb, то в его рамках сделать это в ближайшее время скорее всего не удастся, считает Беляев. Однако если собирать данные в совместной работе с японскими коллегами, вероятность получить необходимый результат существенно повышается.

«Но мы попытаемся, конечно, схитрить, «срезать углы», придумать более удачные решения этой задачи, в частности, мы планируем посмотреть на другие распады», — сказал ученый.

Новые способы искать новую физику

Однако основное значение полученных результатов, по мнению Беляева, не том, удастся или не удастся подтвердить обнаруженную аномалию. А в том, что еще два года назад ученые полагали, что наблюдать на детекторе LHCb распады такого типа, в которых рождаются некие частицы плюс нейтрино, совершенно невозможно.

«Раз мы можем наблюдать такие распады, значит, мы можем делать и очень много похожего. Значит, количество каналов, в которых мы можем исследовать отклонения от Стандартной модели, может быть увеличено. Для нас открылось новое дыхание, новые способы искать новую физику, о которых мы полгода назад даже не подозревали», — заключил исследователь.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы