Специалисты из ЦЕРН смогли обнаружить один из самых редких распадов частиц, который когда-либо удавалось запечатлеть людям. По словам ученых, это явление стало шагом к открытию так называемой Новой физики, которая находится за пределами Стандартной модели.
Как отметили в Ланкастерском университете, исследователи интересовались распадом каонов. Это короткоживущие элементарные частицы, взаимодействия с которыми могут указывать на явления, не описанные Стандартной моделью. В центре внимания длительного эксперимента под названием NA62 был распад заряженного каона на заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино. Все дело в редкости такого явления. Согласно Стандартной модели, меньше одного из 10 млрд каонов могут распадаться таким образом. Поэтому открытие помогло бы в поиске отклонений от теоретических предсказаний.
Новый этап эксперимента, проведенный в 2021 и 2022 годах, позволил исследователям впервые увидеть такое явление. Команда ученых из разных стран с помощью суперпротонного синхротрона, особого циклического ускорителя, создавала высокоинтенсивные пучки протонов. Это необходимо для производства каонов. Во время эксперимента каждый пучок состоял из почти 1 млрд частиц в секунду, из которых 6% составляли заряженные каоны. Поток направляли в чувствительный детектор, который измерял каоны и продукты их распада.
После тщательного изучения полученных данных, а также результатов эксперимента 2016-2018 годов, ученые подтвердили, что смогли зафиксировать один из самых редких распадов в истории. В этом в том числе помогла модификация установки и детекторов — улучшенное оборудование позволило создать более плотный пучок и лучше его изучить. При этом явление удалось измерить на уровне открытия со значением в пять сигм. Это означает, что на 99,9999% исключена случайность результата в ходе эксперимента. Ученые подчеркивают, что результаты соответствуют тому, что предсказывает Стандартная модель физики. Однако они оказались примерно на 50% больше. Вероятно, это связано с присутствием новых частиц. Но у исследователей сейчас недостаточно данных, чтобы проверить гипотезу. Выяснить, так это или нет, они смогут позднее.
Авторы исследования назвали результаты фантастическим достижением. Они отметили, что это кульминация работы, на которую ушло много лет. В Ланкастерском университете подчеркнули, что подобные эксперименты и открытия позволяют изучать границы физики.
Ранее специалисты из России создали модель движения частиц в коллайдере «Супер С-тау фабрика».