Исследователи ЦЕРН сообщили о первом доказательстве ультра-редкого распада мезона Bd
Данные обновлённого детектора LHCb показывают 3,0-сигма сигнал распада Bd → μ⁺μ⁻, подтверждая предсказание Стандартной модели и открывая новый путь для косвенных поисков физики за её пределами.
Физики из ЦЕРН объявили о первом доказательстве чрезвычайно редкого распада мезона Bd в пару мюонов, процесс, предсказанный как происходящий лишь один раз примерно в 10 млрд распадов. Результат, представленный на семинаре ЦЕРН, достигает статистической значимости 3,0 стандартных отклонения для данных, собранных в 2024-2025 годах, и 3,2 стандартных отклонения при объединении с более ранними измерениями, превышая порог, используемый для заявления о доказательстве.
Частица Bd, состоящая из кварка красоты и антикварка дауна, распадается через канал Bd → μ⁺μ⁻, так называемый «золотой канал» для исследования физики за пределами Стандартной модели, поскольку квантовые эффекты тяжёлых, невидимых частиц могут изменить её частоту. Наблюдаемая частота распада соответствует предсказаниям Стандартной модели, сужая пространство для новых теорий.
Прорыв последовал после крупного обновления эксперимента LHCb, которое начало сбор данных в 2024 году, увеличив скорость сбора столкновений в пять раз и улучшив идентификацию частиц. Алгоритмы машинного обучения использовались для отделения редкого сигнала мюонов от подавляющих фоновых процессов.
"Физики гонятся за этим распадом более сорока лет," сказал Марко Сантимария, со-руководитель международной аналитической группы.
"Увидеть доказательство этого редкого распада невероятно захватывающе, открывая новые возможности для исследования за пределами прямой досягаемости LHC," сказал Гарри Клифф, координатор редких распадов LHCb.
Хотя доказательство пока не достигает пяти-сигма стандарта, необходимого для заявления об открытии, результат предоставляет самое точное измерение на сегодняшний день связанного распада Bs → μ⁺μ⁻. Будущие обновления, включая Высоколюминесцентный LHC, запланированный на 2030 год, и дальнейшее улучшение LHCb в середине 2030-х годов, ожидаются увеличить сбор данных ещё на порядок, улучшая чувствительность к потенциальным новым частицам.
Эти выводы отмечают значительный этап после более чем четырёх десятилетий поисков этого ускользающего сигнала и предлагают новый инструмент для исследования того, являются ли известные законы физики частями более широкой структуры.