Физики CERN обнаружили следы распада частицы, происходящего один раз на десять миллиардов
Международная группа физиков, работающая на Большом адронном коллайдере Европейской организации ядерных исследований (CERN), впервые получила в рамках одного эксперимента убедительные свидетельства исключительно редкого распада элементарной частицы. Вероятность такого процесса составляет приблизительно один случай на десять миллиардов. Результаты исследования представлены 3 ноября, сообщает CERN.
Речь идет о распаде нейтрального B-мезона, содержащего так называемый прелестный кварк (beauty quark), на пару мюонов – частиц, похожих на электроны, но значительно более тяжелых. Поиск этого процесса продолжался более 40 лет.
Эксперимент проводился с помощью детектора LHCb, предназначенного для исследования частиц, содержащих тяжелые кварки. В 2024 году модернизация установки позволила значительно увеличить скорость сбора данных и улучшить распознавание частиц.
Ученые проанализировали данные, полученные в 2024-2025 годах, а затем объединили их с результатами предыдущих сеансов работы коллайдера. Для выделения чрезвычайно редких событий из огромного количества столкновений использовались в том числе алгоритмы машинного обучения.
Статистическая значимость обнаруженного сигнала достигла 3,2 сигма. В физике элементарных частиц этого достаточно, чтобы говорить о свидетельствах существования исследуемого процесса, но не о его окончательном открытии. Для последнего обычно требуется значимость не менее пяти сигма.
Особый интерес физиков связан с тем, что точные измерения таких редких распадов позволяют искать косвенные признаки частиц, которые невозможно непосредственно получить даже на Большом адронном коллайдере. Предполагается, что они могут проявлять себя через влияние на известные физические процессы.
Исследователи называют эту область поисков "цептовселенной" – миром расстояний порядка одной миллиардной триллионной доли метра. Изучение процессов на столь малых масштабах может помочь проверить теории, выходящие за пределы Стандартной модели физики элементарных частиц.
Пока результаты эксперимента согласуются с предсказаниями Стандартной модели и не указывают на существование новых частиц. Однако более точные измерения позволят существенно сузить область поиска неизвестных физических явлений.
Ученые рассчитывают, что дальнейшая модернизация Большого адронного коллайдера и детектора LHCb позволит увеличить количество регистрируемых редких распадов и впоследствии подтвердить открытие.