Физики из Автономного университета Барселоны (Каталония, Испания) и Национального центра научных исследований (Франция) представили расчёты, из которых следует, что распад B-мезона на частицу K* и пару мюонов, недавно наблюдавшийся на Большом адронном коллайдере (БАК), по некоторым параметрам не совпадает со Стандартной моделью (СМ). Если это действительно так, то что это, как не первое опытное свидетельство существования новой физики?

То, что со Стандартной моделью не всё ладно, замечено давно. Она не даёт никаких частиц, которые могли бы быть кандидатами на роль тёмной материи, не объясняет того, почему вещество в нашем мире есть, а антивещества практически нет (по идее, их должно быть сходное количество), и так далее. Тем не менее, несмотря на все эти недостатки, пока все процессы, предсказанные Стандартной моделью, протекали в точности по её сценарию, а найти в экспериментах серьёзные отклонения от неё не удавалось.

При этом поиск таких отклонений остаётся критически важным — и, по сути, это одна из главных задач, ради которых строился БАК. Считается, что отклонения от СМ приведут к так называемой новой физике — такой теории, по которой нынешняя СМ будет выглядеть частным случаем, как ньютоновская теория всемирного тяготения выглядит частным случаем гравитации в рамках общей теории относительности.

Ещё до публикации результатов распада научными коллаборациями, работающими с БАКом, физики во главе с Жоакимом Матиасом (Joaquim Matias) сделали несколько предсказаний о том, какие именно отклонения по вероятности распада B-мезона могут расходиться со Стандартной моделью и свидетельствовать о новой физике.

Конкретно речь шла о распаде B-мезона, состоящего из b-кварка и d-антикварка, на пару мюонов и частицу K*, почти сразу распадающейся на каон и пион. Огласив результаты 19 июля на собрании Европейского физического общества, учёный не ожидал, что их удастся быстро проверить. Но на том же мероприятии физик Николя Серра (Nicola Serra) из коллаборации LHCb представил экспериментальные результаты замеров таких распадов, и они — удивительное дело — совпали с отклонениями, предсказанными в докладе г-на Матиаса и его соавторов.

Физики оценивают эти результаты со статистической значимостью в 4,5σ. Что очень серьёзно: экспериментальные свидетельства в три σ рассматриваются как результаты существенной значимости, а пять σ — это уже достоверное открытие, вроде прошлогоднего открытия бозона Хиггса.

«Но спешить не стоит. Для подтверждения этих результатов потребуются дополнительные теоретические исследования, равно как и новые замеры, — поясняет Жоаким Матиас. — Однако если наши выводы действительно верны, мы окажемся перед лицом первого прямого подтверждения существования новой физики — теории более общей, чем общепринятая Стандартная модель. Если бозон Хиггса позволил наконец-то сложить пазл Стандартной модели, то эти результаты могут быть первым кусочком нового пазла — куда большего размера».

Исследователи уточняют: одной из моделей новой физики, способной объяснить предсказанные отклонения, является та, что постулирует существование новой (пока гипотетической) частицы, известной как Zprima, — но «возможно, есть множество других моделей, совместимых с этими результатами».

Интерес к этим результатам оказался столь велик, что коллаборация CMS (вторая активно работающая с БАКом) пригласила доктора Матиаса для пояснения теоретических деталей его работы на семинар, посвящённый проверке результатов каталонско-французской команды. В то же время LHCb продолжает сбор новых данных для накопления дополнительной статистики, способной подтвердить эти результаты к марту 2014 года.

С препринтом рассмотренного исследования можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Автономного университета Барселоны.

Источник