Наука и образование

Зафиксировано новое рекордное проявление эффекта CP-нарушения

На прошедшей в мае этого года ежегодной конференции LHCP2022 эксперимент LHCb, который проводится на Большом адронном коллайдере (БАК), представил новое измерение параметров CP-нарушения. Улучшена точность измерения параметра треугольника унитарности – угла γ. В процессе измерения LHCb обнаружил рекордное проявление эффекта нарушения СР-четности в распадах прелестных мезонов.

Мы недавно писали об обнаружении рекордного проявления эффекта нарушения комбинированной четности в распадах прелестных мезонов, который проявляется в том, что распад B^–→ π^–π⁺π^– идет в семь раз более интенсивно, чем распад соответствующей античастицы: B⁺ → π⁺π^–π⁺. Не прошло и двух месяцев, а этот рекорд уже оказался побит. Такое заявление выпустил эксперимент LHCb. Как и в предыдущий раз, исследовались распады прелестных мезонов B^±, но, если в предыдущей работе рассматривались распады без образования очарованных кварков, то в новой работе исследовались цепочки распадов B^±→DK^± и D^±→K^∓π^±π^±π^∓. Оказалось, что для некоторых областей фазового пространства распада сигнал от B⁺-мезонов более чем в 12 раз интенсивнее, чем сигнал от B^– (см. рисунок 1).

Такие рекордные проявления эффектов нарушения CP-четности, конечно, привлекают внимание сами по себе, однако, физиков интересуют более прикладные задачи. Этот замечательный эффект был обнаружен, в процессе измерения параметра треугольника унитарности – угла γ.

Треугольником унитарности называют соотношения между элементами матрицы кваркового смешивания (матрицы Кабиббо-Кобаяши-Маскавы). В частности, для недиагональных элементов этой матрицы имеется шесть соотношений вида:

∑_k V_ikV_jk^*=0,

где индекс k соответствует нижним кваркам {d, s, b}, а индексы i и j – верхним {u, c, t}. Поскольку сложение комплексных чисел аналогично сложению векторов на плоскости, соотношения эквивалентны тому, что три вектора образуют треугольник. Одно их шести таких соотношений характеризуется тем, что все три слагаемых в нём примерно одинаковы по амплитуде, а значит, соответствующий треугольник невырожден. Параметры этого треугольника можно извлечь из разных измерений. Если окажется, что они не соответствуют друг-другу, то это будет ярчайшим проявлением физики, выходящей за рамки современных представлений. Результаты таких исследований по состоянию на январь 2022 года приведены на рисунке 2.

Угол γ привлекает внимание экспериментаторов тем, что его измерения фактически лимитированы лишь набранной статистикой, а теоретические погрешности незначительны. Исследование распадов B^±→DK^± и B^±→Dπ^± с последующим переходом D^±→K^∓π^±π^±π^∓ позволило получить второе по точности измерение значения угла γ.

Более подробно с результатами исследований можно познакомиться в материалах доклада, представленного на конференции LHCP2022, а также из заметки на сайте эксперимента LHCb.