Коллаборация LHCb сообщила о свидетельствах крайне редкого распада частицы B_d-мезона на мюон и антимюон. О таком результате объявили 3 ноября на семинаре, а препринт исследования разместили на arXiv; статья пока не прошла экспертную оценку. Наблюдение может стать новым тестом Стандартной модели и косвенно указать на неизвестную физику.
Распад с шансом один на десять миллиардов
B_d-мезон состоит из b-кварка, также называемого «красивым» (beauty), и антикварка down. Такие частицы возникают в столкновениях протонов на околосветовых скоростях и живут примерно полторы триллионные доли секунды. Лишь один распад из десяти миллиардов приводит к появлению пары мюон — антимюон.
Мюоны тоже нестабильны: примерно через две миллионные доли секунды они распадаются на другие частицы, включая электроны и позитроны. Зафиксировать исходный редкий процесс позволяет эксперимент LHCb — один из проектов Большого адронного коллайдера. Его детектор VELO расположен менее чем на ширину пальца от пучка частиц и регистрирует продукты столкновений.
Данных пока недостаточно для открытия
Новый результат объединил данные LHCb за 2024 и 2025 годы с материалами, собранными в 2011–2018 годах. Статистическая значимость составила 3,2 сигмы. Для свидетельства о явлении обычно требуется не менее трёх сигм, однако общепринятым стандартом открытия в физике частиц считается уровень в пять сигм. Поэтому распад ещё предстоит подтвердить дополнительными наблюдениями.
Повысить точность должны будущие обновления эксперимента в 2030-х годах: они увеличат число столкновений в LHC и темп сбора данных примерно на порядок. Полученные сейчас результаты согласуются с предсказаниями Стандартной модели и ограничивают возможный вклад новой физики на энергетических масштабах, недоступных для прямого рождения новых частиц в коллайдере.
Стандартная модель хорошо описывает известные частицы и взаимодействия, но не объясняет природу тёмной материи и преобладание обычного вещества над антивеществом. Поэтому редкие распады могут оказаться важным косвенным способом поиска отклонений от этой теории. По словам руководителя аналитической группы Гарри Клиффа из Кембриджского университета, исследователи «стучатся в дверь зептовселенной» — области масштабов порядка зептометров, где могут проявиться новые частицы или силы.
