Намек на новую физику. Ученые обнаружили отклонение от Стандартной модели

Исследования редких квантовых процессов с участием красивых кварков свидетельствуют о возможном влиянии на физические процессі доселе неизвестных науке частиц или сил.

Анализ предельно редких процессов в микромире является одним из эффективных инструментов проверки фундаментальных физических теорий. Во время Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP) международные коллаборации CMS и LHCb, работающие на Большом адронном коллайдере, представили свежие данные изучения специфического квантового перехода — превращение красивого кварка в странный кварк вместе с парой из мюона и антимюона.

Превращение одной разновидности кварка в другую, в природе происходят исключительно из-за слабого взаимодействия — одной из четырех фундаментальных сил Вселенной. По законам квантовой механики, другие частицы, не принимающие прямого участия в реакции, все равно способны оказывать заметное влияние на ее течение. Если итоговый процесс распада расходится с теоретическими расчетами, это выступает прямым указанием на существование ранее неизвестных частиц или физических взаимодействий, не учитываемых Стандартной моделью.

Преобразование кварков — чрезвычайно редкое явление, случающееся примерно один раз в 10 миллионов случаев распада частиц. Этот процесс чрезвычайно чувствителен к любым посторонним воздействиям гипотетических частиц за пределами известной физики. В последнее десятилетие физики неоднократно фиксировали косвенные признаки того, что этот распад происходит не совсем так, как предполагают формулы.

Для всестороннего анализа процесса ученые коллаборации CMS провели измерение шести различных типов распадов частиц с красивыми кварками, в результате которых образуются странные кварки и мюонные пары. Научной группе удалось впервые осуществить одновременную оценку коэффициентов ветвления для всех шести каналов распада. Такой подход позволил комплексно учесть сопутствующие фоновые помехи и снизить статистические погрешности данных. Несмотря на то, что отклонения от расчетных показателей каждого отдельного типа распада оказались незначительными, они систематически повторялись во всех шести исследуемых каналах.

Высокую точность измерений CMS обеспечила масштабная подборка данных, полученная во время третьего рабочего сеанса Большого адронного коллайдера. Использование новых систем автоматического отбора событий (триггеров) позволило собрать рекордный объем информации и существенно снизить уровень погрешности.

Параллельно исследователи коллаборации LHCb сосредоточились на детальном изучении одного конкретного типа перехода по данным первого и второго запуска коллайдера — распада нейтрального красивого мезона в возбужденный каон. Они измерили специальный параметр, описывающий траектории и углы разлета новообразованных вторичных частиц.

Применив новый аналитический метод, не зависящий от теоретических моделей и не предусматривающий внутренний механизм распада, физики LHCb также зафиксировали четкое различие с прогнозами Стандартной модели. Сейчас исследователи готовятся использовать массив данных третьего запуска БАК, чтобы расширить анализ и подтвердить полученные наблюдения.