Физики, увидев рекорд БАКа, не поверили своим глазам
Главная задача как Тэватрона, так и Большого адронного коллайдера — найти и изучить так называемую Новую физику, то есть явления, не вписывающиеся в Стандартную модель. Искать эти явления можно по-разному. Можно, повышая энергию столкновений, попытаться породить новые тяжелые частицы, а затем обнаружить следы их распадов. Но можно также заметить отклонения от Стандартной модели, внимательно изучая процессы с участием уже известных частиц. Поиск и изучение редких распадов B-мезонов, который является важным пунктом научной программы как Тэватрона, так и LHC, как раз пример такого подхода. На Большом адронном коллайдере есть даже детектор, специально оптимизированный под изучение этих распадов, — LHCb.
Редкие (с вероятностью порядка одной миллионной и меньше) распады мезонов как раз и хороши тем, что в рамках Стандартной модели они идут очень неохотно. Поэтому малейшее проявление Новой физики зачастую может значительно повысить вероятность этого распада. Она, конечно, по-прежнему останется маленькой, но может уже сильно отличаться от предсказаний Стандартной модели. Поэтому надежное измерение вероятности таких распадов — это один из способов узнать что-то принципиально новое о нашем мире.
B0-мезоны, состоящие на d-кварка и анти-b-кварка, а также Bs-мезоны (s-анти-b), могут распадаться на мюон-антимюонную пару μ+μ–. Однако в Стандартной модели вероятность такого распада составляет примерно 3 миллиардных для Bs и одну десятимиллиардную (!) для B0. Но эта вероятность может возрасти в несколько раз в теоретических моделях, включающих новые частицы или силы, поэтому на измерение этой вероятности нацелено сразу несколько экспериментов.
Три недели назад коллаборация CDF, работающая на Тэватроне, сообщила о новых результатах поиска этих распадов. Если в случае B0-мезонов ничего заметно не было, то для Bs-мезонов коллаборация обнаружила в своих данных некоторое превышение над ожидаемым фоном. В своей статье от 12 июля коллаборация даже дает предварительную оценку вероятности этого распада — примерно 18 ± 10 миллиардных, что в 6 раз превышает ожидания Стандартной модели. Вероятность того, что Стандартная модель случайно дала бы подобный всплеск, оценивается CDF на уровне 2%. Иными словами, если считать, что превышение на CDF — реальный сигнал, а не артефакт детектора, это сразу дает намек на что-то нестандартное.
Однако не прошло и месяца, как этот результат был поставлен под сомнение сразу двумя детекторами Большого адронного коллайдера. В препринте коллаборации CMS, появившемся 28 июля, тоже сообщается о результатах поиска этих распадов в статистике 1,14 fb–1. Никакого надежного сигнала от искомого распада Bs-мезонов обнаружить не удалось, и на уровне достоверности 95% был установлен верхний предел в 19 миллиардных.
Еще более серьезное ограничение установил детектор LHCb. В докладе этой коллаборации (PDF, 1,3 Мб) на прошедшей недавно конференции EPS-HEP 2011 были представлены результаты поиска этих распадов в статистике 0,3 fb–1 (это интегральная светимость, набранная LHCb к середине июня). Для Bs-мезонов получено ограничение сверху 15 миллиардных, для B0-мезонов — 5 миллиардных. Таким образом, объединенные данные LHCb и CMS вступают в явный конфликт с наблюдением детектора CDF.
По материалам Элементы.ру
