LHCb сообщает о первом единственном экспериментальном доказательстве ультра-редкого распада B⁰ в пару мюонов

Эксперимент LHCb на ЦЕРН объявил о первом единственном экспериментальном доказательстве нейтрального мезона красоты (B⁰), распадающегося в пару мюон-анти-мюон. Распад, предсказанный Стандартной моделью как происходящий примерно один раз на каждые 10 млрд распадов B⁰, был наблюден со статистической значимостью 3,2 σ, что соответствует традиционному порогу доказательства, но не достигает уровня в пять сигм, необходимого для открытия.

Результат опирается на модернизированный детектор, в частности локатор вершин (VELO), построенный командами Университета Ливерпуля и Университета Манчестера. Расположенный всего в пяти миллиметрах от пучков LHC, VELO обеспечивает точное отслеживание, помогающее отделить редкий сигнал от фоновой активности. Модернизация также увеличила пропускную способность до пяти раз по сравнению с предыдущим уровнем, позволяя записывать больше столкновений в 2024-2025 годах.

"Это доказательство мастерства и ремесленничества команд, построивших детектор," сказала Тара Ширс, спикер LHCb-UK.

Измеренная ветвящаяся доля согласуется с предсказаниями Стандартной модели, ужесточая ограничения на возможные вклады неизвестных частиц, которые могли бы изменить вероятность распада через квантовые эффекты. Анализ также дал самые точные на сегодняшний день измерения вероятности распада Bₛ⁰→μ⁺μ⁻ и эффективного времени жизни, оба согласующиеся с теоретическими ожиданиями.

Ранние совместные анализы LHCb и CMS намекали на распад B⁰, но новый результат является первым наблюдением от одного эксперимента. Исследователи планируют дальнейшие модернизации, которые могут увеличить сбор данных еще на порядок, стремясь подтвердить распад с более высокой значимостью и исследовать тонкие отклонения, которые могут свидетельствовать о новой физике.