Ученые коллаборации LHCb опубликовали новые данные о распадах прелестных кварков. Оказалось, что B-мезоны превращаются в другие частицы с «неправильной» частотой и под «неправильными» углами. Статистическая значимость отклонения составляет 4 сигмы. До официального открытия «новой физики» остался всего один шаг.
Стандартная модель физики элементарных частиц — это самый успешный и одновременно самый раздражающий научный конструкт в истории. Она с невероятной точностью описывает почти все взаимодействия во Вселенной, но упрямо игнорирует гравитацию, не может объяснить темную материю и не понимает, почему во Вселенной материи больше, чем антиматерии. Физики безуспешно пытаются пробить в ней брешь уже полвека. И вот, похоже, лед тронулся. Причем пробили эту брешь так называемые «пингвины».
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
В середине апреля 2026 года в журнал Physical Review Letters была принята к публикации статья с результатами новейшего анализа данных Большого адронного коллайдера (БАК). Ученые Уильям Бартер и Марк Смит, работающие в коллаборации LHCb, обратили внимание на очень редкое событие — электрослабый пингвинный распад B-мезона.
(Короткая историческая справка: «пингвинными» такие квантовые процессы называют из-за шутки физика-теоретика Джона Эллиса, который в 1977 году проиграл спор в дартс и был обязан вставить слово «пингвин» в свою следующую научную статью. Диаграммы Фейнмана для этих сложных распадов с внутренними петлями виртуальных частиц действительно, если сильно прищуриться, напоминают птицу).
Внутри Большого адронного коллайдера B-мезон живет мельчайшие доли секунды и распадается. Примерно в одном случае из миллиона происходит тот самый электрослабый пингвинный процесс: тяжелый прелестный кварк (beauty, или b-кварк) превращается в странный кварк (strange, s-кварк). На выходе детектор фиксирует ливень из четырех частиц: каона, пиона и двух мюонов.
Экстремальная редкость этого распада — подарок для ученых. Любое вмешательство тяжелых неизвестных частиц (которые невозможно создать даже на мощностях БАК напрямую) оставит свой «отпечаток» в этом процессе.
Проблема для Стандартной модели заключается в том, что она может рассчитать этот распад с феноменальной точностью. Но проанализировав около 650 миллиардов распадов B-мезонов, собранных с 2011 по 2018 год, физики увидели, что и углы разлета рожденных частиц, и сама частота этого процесса не сходятся с теоретическими предсказаниями.
Более того, данные эксперимента LHCb (специализирующегося именно на b-кварках) подтверждаются независимым детектором CMS на том же коллайдере. Хотя данные CMS обладают меньшей точностью для этого конкретного распада, они указывают ровно в том же направлении, что делает аномалию крайне интригующей.
Статистическая значимость текущей аномалии оценивается в 4 сигмы. Это означает, что вероятность случайной флуктуации данных, которая могла бы притвориться таким результатом, составляет всего 1 к 16 000. Звучит солидно, но в строгом мире физики элементарных частиц шампанское открывают только при достижении «золотого стандарта» в 5 сигм (вероятность ошибки 1 к 1,7 миллиона). Так что бутылка пока остается в холодильнике, хотя бокалы уже определенно достали.
Конечно, всегда остается шанс, что ошиблась сама теория. Главный «подозреваемый» со стороны скептиков — так называемые «очарованные пингвины». Это сильный фоновый шум от взаимодействий с участием очарованных (charm, c-кварков) кварков в виртуальной петле. Такие адронные эффекты невероятно сложно рассчитать математически, и иногда они могут искусно маскироваться под «новую физику». Однако Уильям Бартер и Марк Смит отмечают, что комбинация последних теоретических расчетов и жестких экспериментальных данных LHCb делает объяснение всей аномалии одними лишь «очарованными пингвинами» маловероятным.
Мы помним, как несколько лет назад похожая аномалия (нарушение лептонной универсальности) медленно растворилась, когда коллаборация LHCb добавила в анализ новые данные и лучше изучила фоновые шумы. Но «пингвинный» результат выглядит более стойким.
Самое приятное в этой истории то, что физикам не придется ждать десятилетие или строить новый гигантский коллайдер для проверки. Опубликованное исследование базируется на архивных данных первого и второго сезона работы БАК (до 2018 года). За время третьего сезона (Run 3) эксперимент LHCb уже успел записать в три раза больше распадов B-мезонов.
Физики вовсю анализируют этот огромный свежий датасет. Если на новых данных 4 сигмы не исчезнут, а перешагнут порог в 5 сигм — мы станем свидетелями первого доказанного существования новых фундаментальных частиц (возможно, лептокварков или тяжелых Z’-бозонов), которые незримо дергают за ниточки в квантовом мире. А учебники по физике тогда уже точно придется переписать.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Физики создали новую картину атомного ядра, включающую глюоны и кварки
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.