Эксперимент LHCb в CERN: признаки редкого распада Bd на два мюона, 3,2 сигма

Учёные Манчестерского университета сообщили о признаках редкого распада, зарегистрированного в эксперименте LHCb в CERN, пишет Interesting Engineering. Распад, обозначаемый Bd в mu mu, — это случай, когда b-кварк распадается на два мюона, частицы, похожие на электрон, но немного тяжелее. По оценкам, он происходит лишь у одной из 10 млрд частиц с b-кварком, поэтому раньше его не наблюдали interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. Сигнал обнаружили после масштабной модернизации детектора, спустя более 40 лет поисков.

Модернизированный детектор LHCb

LHCb отличается от детекторов ATLAS и CMS: это передний спектрометр. Он ищет распады не по всем направлениям, а в передней области пучковой линии и изучает поведение и распад b- и c-кварков interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

b-кварки тяжелее верхнего и нижнего кварков и рождаются на LHC в больших количествах. Однако они существуют лишь около полутора триллионных долей секунды, после чего распадаются. Исследователи Манчестерского университета работают над модернизацией LHCb более пятнадцати лет. Обновлённый эксперимент собирает данные в пять раз быстрее, чем было возможно раньше interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Вклад Великобритании в модернизацию — Vertex Locator, кремниевый пиксельный детектор, расположенный в пяти миллиметрах от пучков. Он позволяет определять, где частицы рождаются и где распадаются interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Значимость и зептовселенная

Статистическая значимость результата — 3,2 сигма, это ниже порога в 5 сигма, необходимого, чтобы назвать результат крупным открытием в физике. Измерения по-прежнему согласуются со Стандартной моделью interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Точные измерения распадов b-кварка позволяют обнаружить влияние новых частиц, которые могут быть слишком малы для прямой регистрации на LHC. Чем реже распад, тем он может быть чувствительнее к такому влиянию. Результат указывает путь к изучению частиц и сил на масштабе зептометра — миллиардной доли триллионной доли метра. Соответствующее пространство называют зептовселенной. Дальнейшие исследования там могут выявить признаки физики, которую Стандартная модель объяснить не может interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Чрис Паркс, глава кафедры физики и астрономии Манчестерского университета, участвовавший в модернизации, заявил, что этот распад исключительно маловероятен. Конор Фитцпатрик, заместитель координатора по физике коллаборации LHCb, сказал, что команда рада наконец увидеть неуловимый сигнал interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Модернизированный эксперимент будет собирать данные до начала 2030-х годов. Следующая модернизация могла бы увеличить объём собираемых данных ещё на порядок interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.