Loading color scheme

Наблюдение редкого распада Bs0 →µ+µ− по данным совместных анализов групп CMS и LHCb

Observation of the rare Bs0 →µ+µ decay from the combined analysis of CMS and LHCb data. CMS Collaboration  & LHCb Collaboration. Nature. 2015. Vol. 522. No 7554. P. 68–72.

Физики ЦЕРН из коллабораций CMS и LHCb обнаружили в данных, собранных Большим адронным коллайдером за первый этап его работы, следы распадов так называемых «странных» нейтральных В-мезонов, частота и соотношение которых указали на справедливость стандартной модели физики. Поиск новых частиц, а также новых явлений, выходящих за границы существующей общепринятой теории, так называемой стандартной модели физики, можно вести напрямую, пытаясь зафиксировать следы рождения новых частиц при столкновении других частиц, разогнанных до высоких энергий. Таким образом был открыт три года назад бозон Хиггса. Если энергии гипотетических частиц слишком высоки и недоступны для их получения на коллайдере, есть и другой способ – искать присутствие новых частиц непрямым способом, через их взаимодействия с кварками при распаде частиц. Именно для этого был создан детектор LHCb. Работающие на нем физики изучают поведение частиц, в состав которых входит b-кварк (от английского «beauty»). Нейтральный «странный» B-мезон состоит из s-кварка («странного», strange) и b-кварка. Мюон можно представить себе как тяжелый электрон, в 200 раз тяжелее обычного. В природе мюоны образуются при взаимодействии космических лучей с частицами в верхних слоях атмосферы и быстро распадаются.  Стандартная модель предсказывает, что распад B-мезона на два мюона должен быть крайне редким событием. Его вероятность составляет 3 х 10–9 степени – это означает, что так распадутся лишь 3 частицы из 10 миллиардов. Подобный распад «обычного» нейтрального B-мезона происходит еще реже – один раз на 10 миллиардов. Первые следы подобных распадов ученые, работающие с детектором LHCb, стали замечать еще в декабре 2012 г. Предварительный анализ данных, с одной стороны, показал, что частота распадов «странных» B-мезонов и соотношение между распадами «странных» и «обычных» нейтральных частиц в точности соответствовал предсказаниям стандартной модели, а с другой – раскрыл странности в характере продуктов распада нейтральных В-мезонов, несовместимыми с ней. Изначально ученые ЦЕРН не могли заявить о совершении открытия, так как его статистическая значимость была ниже «волшебной» для физики частиц отметки в 5Δ. Для преодоления этого барьера представители LHCb объединили усилия с коллаборацией CMS, на детекторах которой тоже были найдены следы распадов B-мезонов. Объединение результатов работы LHCb и CMS прошло успешно: частота распадов и их соотношение не изменилось, а статистическая значимость выросла до показателя в 6,2Δ для «странных» В-мезонов и до 3,2Δ – для «обычных» нейтральных. В общей сложности за первый период работы БАК ученые зафиксировали около 100 распадов «странных» нейтральных В-мезонов, и около 10 распадов нейтральных В-мезонов. Полученные результаты, как констатируют физики, подтверждают то, что стандартная модель корректно описывает этот редчайший вид распада элементарных частиц. Данное открытие, как уже отмечалось в 2012 г., почти полностью исключает вероятность того, что теории суперсимметрии, расширяющие стандартную физику, могут быть верными. 

В.В. Стрекопытов