Пресс-центр

Эксперимент LHCb продолжает поиск новых частиц и редких распадов

Эксперимент LHCb, проводимый на одной из четырех крупных экспериментальных установок Большого адронного коллайдера (БАК), представил предварительные результаты исследований поисков новых частиц и редких распадов с мюонами в конечном состоянии. В результате экспериментов новых частиц не найдено, но обнаружено указание на сверх редкий распад прелестно-странного мезона (B_s).

Регистрация пар мюонов противоположных знаков (μ⁺μ^–-пар) – мощнейший инструмент экспериментальной физики частиц. Достаточно упомянуть, что именно в такого рода распадах группа Бертона Рихтера наблюдала рождение J/ψ резонанса (открытие четверного c-кварка), а группа Леона Ледермана открыла b-кварки (распад Υ➝μ⁺μ^–). Мюоны играют ключевую роль в современных физических экспериментах, так как время их жизни довольно велико, они легко проникают через толщу вещества, хорошо регистрируются и идентифицируются. Все большее количество экспериментов предусматривает наличие специальных детекторных систем, ориентированных на регистрацию мюонов (http://www.pnpi.spb.ru/press-center/novosti/585-novye-rezultaty-lhcb-po-issledovaniyu-mnogomyuonnykh-raspadov).

В марте 2017 года эксперимент LHCb представил предварительные результаты двух новых исследований, посвящённых распадам, в регистрируемые конечные состояния которых входят μ⁺μ^–-пары.

Первая из двух работ носила поисковый характер и была направлена на обнаружение распадов резонансов на μ⁺μ^–-пару. Проанализировав всю экспериментальную статистику, накопленную в ходе первого этапа работы БАК, физикам удалось значительно улучшить чувствительность ктакого рода гипотетическим событиям. На представленном спектре масс системы μ⁺μ^– (Рис.1) видны три максимума, соответствующие рождению и распаду Υ-резонансов – частиц, состоящих из b-кварка и анти-b-кварка. Если бы помимо рождения и распада Υ-резонансов происходили бы аналогичные процессы с какими-либо другими частицами, то соответствующие им пики присутствовали бы в экспериментальном спектре. Хотя это исследование и имело нулевой результат, оно внесло свои ограничения на параметры моделей-расширений стандартной теории физики элементарных частиц – Стандартной Модели (СМ).

Во второй работе исследовались распады прелестных мезонов (мезонов, в состав которых входит либо b-кварк, либо анти-b-кварк) на K*-резонанс и пару μ⁺μ^–. В СМ рождение таких пар в распадах мезонов весьма подавленный, но не полностью запрещённый процесс. Самое главное, что физики-теоретики умеют довольно хорошо предсказывать вероятности подобных процессов, что вкупе с их экспериментальной «чистотой» делает эти распады пригодными для поиска отклонений от СМ. Распад B⁰➝K*(➝π⁺K^–)μ⁺μ^– хорошо известен экспериментаторам (левая часть Рис.2), а вот распад анти-B_s⁰➝ K*(➝π⁺K^–)μ⁺μ^– пока ещё не открыт. Однако, представленные сотрудничеством LHCb спектры (правая часть Рис.2), содержат явные указания на то, что физики близки к открытию этого процесса. Статистическая значимость указания 3.4σ, это означает, что вероятность подобной флуктуации меньше 0,001.

Следует отметить, что большой вклад в разработку и эксплуатацию мюонной системы эксперимента LHCb внесли сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ.

Сейчас экспериментальные установки на БАК готовят к началу набору статистики на 2018 год, который должен завершить второй сеанс работы ускорителя.

Ссылка на новости на сайте эксперимента LHCb: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/