Редкие распады B-мезонов, возможно, указали на «новую физику»

Редкие распады B-мезонов, возможно, указали на «новую физику»

 Текст: Дмитрий Сафин

Сотрудники коллаборации CDF, которая проводит эксперименты на американском протон-антипротонном коллайдере «Теватрон», представили неожиданные результаты исследования редких распадов B-мезонов.

Речь идёт о распадах B_s-мезонов, содержащих прелестный антикварк и странный кварк, и B⁰-мезонов, в состав которых входят тот же прелестный антикварк и нижний кварк, на мюон-антимюонные пáры μ⁺μ^–. Интерес теоретиков к таким процессам объясняется тем, что в рамках Стандартной модели они реализуются с чрезвычайно малой вероятностью, равной (3,2 ± 0,2)•10^–9 (в случае B_s-мезонов) и (1,0 ± 0,1)•10^–10 (для B⁰-мезонов). Большая группа теорий, расширяющих Стандартную модель, предсказывает значительный рост вероятности распада на μ⁺μ^–, что позволяет использовать его для обнаружения следов «новой физики».

В новой работе были рассмотрены данные, которые соответствуют 7 обратным фемтобарнам интегральной светимости, набранным детектором CDF. Результаты, относящиеся к B⁰-мезонам, подтверждают правоту Стандартной модели: физики установили, что доля распадов на мюон-антимюонные пáры на уровне доверительной вероятности в 95% не превышает 6,0•10^–9.

Детектор CDF (фото CDF Collaboration).

Более интересны данные по B_s-мезонам, которые, как уверяют представители CDF, распадались на μ⁺μ^– чаще, чем следовало бы. Вероятность того, что наблюдаемое число событий обеспечивается простым совместным действием фона и механизмов Стандартной модели, учёные оценили в 1,9%; это значение не назовёшь особенно низким, но рассуждать о некоем указании на «новую физику» оно позволяет. Если считать обнаруженный избыток распадов реальным сигналом, то вероятность процесса (B_s → μ⁺μ^–) составит (1,8^+1,1_–0,9)•10^–8 и примерно в шесть раз превысит величину, ожидаемую в Стандартной модели.

Как это часто бывает, заявления физиков, работающих на «Теватроне», не нашли поддержки у их европейских коллег, выполняющих опыты на Большом адронном коллайдере. Мы уже сообщали о том, что коллаборация CMS презентовала на Европейской конференции по физике высоких энергий в Гренобле результаты своих наблюдений за распадами B-мезонов, и никаких отклонений от Стандартной модели тогда зафиксировано не было. Кроме того, коллаборация LHCb представила в Гренобле расчёты максимально допустимой вероятности распада (B_s → μ⁺μ^–), которая оказалась равна 1,5•10^–8. Легко заметить, что вычисления CDF и LHCb не согласуются друг с другом.

Полная версия отчёта, подготовленного коллаборацией CDF, будет опубликована в журнале Physical Review Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Корнеллского университета.