LHC зафиксировал отклонение от Стандартной модели физики в 650 миллиардах распадов частиц

Специалисты, обрабатывающие данные Большого адронного коллайдера (БАК) в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), зафиксировали расхождения с предсказаниями Стандартной модели в распадах B-мезонов — нестабильных частиц, в состав которых входит b-кварк. Среди 650 млрд распадов обнаружилось меньше отдельных процессов, чем следует из теоретических расчётов, кроме того, была выявлена аномалия в угловом распределении вылетающих частиц.

Подобные результаты способны свидетельствовать о неизвестных физических механизмах, но существования новой физики они пока не доказывают.

Исследователей интересуют так называемые «пингвиньи распады» — редкие превращения частиц, в которых заметную роль играют квантовые процессы с участием виртуальных частиц. Напрямую зарегистрировать виртуальные частицы нельзя, однако их влияние отражается на вероятностях и особенностях распадов. Стандартная модель позволяет вычислить ожидаемую частоту таких событий, но измерения на БАК не вполне согласуются с этими вычислениями. Одно из возможных объяснений — участие неизвестных частиц, способных менять характер распада.

Особую значимость результатам добавляют данные детектора CMS (Compact Muon Solenoid) — одной из крупнейших экспериментальных установок БАК. Другая группа физиков исследовала сходные процессы на ином оборудовании и по иной методике. Её выводы тоже намекают на возможное расхождение со Стандартной моделью, а значит, независимые измерения можно сопоставить между собой. Тем не менее выявленные эффекты пока не достигают порога в 5 сигм — именно этот критерий в физике частиц принято считать достаточным для объявления об открытии. Он означает, что вероятность получить столь заметное отклонение лишь из-за случайных флуктуаций данных исключительно мала.

Существует и альтернативная трактовка. На результаты измерений могут влиять «очарованные пингвины» — процессы с участием очарованного кварка, чей вклад трудно рассчитать точно. Пока учёные не в состоянии уверенно отделить возможные следы неизвестных частиц от таких эффектов. При этом Стандартная модель остаётся неполной и без этой аномалии: она не описывает гравитацию и не объясняет природу тёмной материи, о существовании которой судят по её гравитационному воздействию.

По словам Марка Смита из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), сейчас в распоряжении исследователей объём данных, который в 5 раз превышает использованный в последней публикации по этой теме. Учёные намерены проверить результаты на расширенной выборке и получить дополнительные измерения от CMS. По оценке Смита, чтобы прояснить ситуацию с «пингвиньими распадами», потребуется от 5 до 10 лет. Если отклонения подтвердятся и не найдут объяснения в рамках известных процессов, это послужит поводом для создания теоретических моделей за пределами Стандартной модели. Впрочем, сегодня физики не знают, какие именно частицы или взаимодействия могут стоять за наблюдаемой аномалией.

Источник: iXBT