Обнаружены нарушения пространственной четности в распадах прелестных барионов

Четверг, 17 октября 2019

Эксперимент LHCb, проводящийся на Большом адронном коллайдере (БАК), объявил об обнаружении нарушения пространственной четности в распадах прелестных барионов. Нарушение CP-инвариантности для этих частиц пока не обнаружено.

Вопросы о различимости физическим законами понятия «право» и «лево» (нарушается ли пространственная четность - P), и различны ли физические законы для частиц и античастиц (нарушается ли комбинированная четность, CP), давно волнуют физиков (см. заметку). Нарушение P- и CP-четностей установлено для мезонов – частиц, образованных парой кварк-антикварк. Для барионов (трёхкварковых состояний) пока надежно установлено нарушение пространственной четности для частиц, образованных лёгкими кварками: u, d и s. Современные коллайдерные эксперименты пытаются найти P- и CP-нарушение для барионов, в состав которых входят тяжелые кварки - очарованный (c) и прелестный (b).

С точки зрения поиска CP-нарушения в секторе прелестных барионов, очень интересен их распад Λb0→pππ+π. Дело в том, что он может протекать несколькими путями, т.е. существует несколько типов амплитуд распадов (так называемые древесные и петлевые амплитуды) примерно одного порядка. Интерференция этих амплитуд может увеличить вероятность нарушения пространственной и комбинированной четностей.

Три года назад коллаборация LHCb представила результаты анализа данных по распаду Λb0→pππ+π, в котором впервые было получено указание на проявление эффектов CP- и P-нарушения для прелестных барионов. Используя статистику, накопленную в LHCb в ходе первого сеанса работы БАК, было выделено 6646 ± 105 событий-кандидатов данного распада. Для различных частей фазового объема были построены наблюдаемые aPT-odd и aCPT-odd, отклонение которых от нуля должно свидетельствовать о нарушении пространственной (P) и комбинированной (CP) четности. Рассматривались два различных разбиения фазового объема (возможных импульсных конфигураций для частиц конечного состояния). Для обоих разбиений были выявлены участки с отличными от нуля значениями aPT-odd и aCPT-odd. Статистическая значимость указаний на нарушение Р- и СР-четности составила тогда 3,3 стандартных отклонения.

Сейчас проанализирован весь объем данных, набранных в ходе первого и второго этапа работы БАК, и на проходившей в г. Любляна (Словения) конференции BEAUTY-2019 эксперимент LHCb заявил об обнаружении P-нарушения в распадах прелестных барионов. Данные 2015-2018 годов добавили еще более 20 тысяч реконструированных распадов типа Λb0→pππ+π (см. рисунок 1).

Для этих распадов были построены наблюдаемые aPT-odd и aCPT-odd и для никоторых областей фазового объема, связанных с промежуточным резонансом a1(1260), было обнаружено отклонение измеренного значения aPT-odd от нулевого значения. Статистическая значимость эффекта превышает пять стандартных отклонений, что позволяет заявлять об открытии P-нарушения в распадах прелестных барионов. Наблюдаемая aCPT-odd  находится в согласии с гипотезой отсутствия CP-нарушения. Этот результат носит пока предварительный характер. Вскоре статья, описывающая измерения, будет направлена для публикации в научный журнал.

Результат, представленный LHCb, является прекрасным примером того, что не все указания на явление на уровне 3σ превращаются в открытия. В заключении следует отметить, что сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ принимают активное участие в работе эксперимента LHCb, обеспечивая возможность проведения этих исследований.

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт