Российские ученые проверили Стандартную модель на прочность

Коллаборация LHCb, работающая на Большом адронном колайдере (БАК), провела измерение параметра, описывающего превращение кварков b, в результате которого могли быть обнаружены неточности Стандартной модели. В исследовании принимали участие ученые из Новосибирского государственного университета (НГУ) и других российских академических институтов. Результаты исследования приведены в журнале Nature.

Исследователи изучили распады Лямбда-б бариона (?b0), образующегося в ходе работы Большого адронного колайдера. Обе частицы состоят из трех кварков, два из которых совпадают — u- и d-кварк есть в каждой из них. Но третий кварк в ?b0 — это прелестный кварк (beauty) вместо еще одного u-кварка в протоне.

По результатам исследований распадов Лямбда-б бариона было показано, что частиц, не входящих в Стандартную модель (теории, описывающей взаимодействие элементарных частиц), не образуется, то есть экспериментальные данные не противоречат ей.

Процесс перехода прелестного кварка в u-кварк описывается параметром |Vub| в матрице Кабаббо-Кобаяши-Макава. Его значение экспериментально можно вычислить из вероятности распада ?b0 на протон, мюон и антинейтрино. В этой реакции прелестный кварк переходит в u-кварк c излучением протона и W-бозона, тут же распадающегося на мюон и антинейтрино.

Физиков эта реакция привлекла тем, что вероятность распада отличается для так называемых инклюзивного и эксклюзивного методов расчета. Одним из объяснений различий было образование в промежуточных реакциях частицы, не входящей в Стандартную модель. Это позволило бы найти путь к Новой физике, теории, которая более полно описывает свойства известных частиц и, возможно, предсказывает свойства новых частиц, в частности, темной материи. Другим вариантом может быть дефект используемых методов расчета.

В инклюзивном методе параметр |Vub| рассчитывается на основе всех реакций с переходом b-кварка в u, при котором излучается W-бозон. Последний превращается в мю-мезон и антинейтрино, поэтому на детекторе регистрируется только мюон. В эксклюзивном методе восстанавливаются все распады, приходящие к образованию протона, мюона и антинейтрино.