Ученые CERN изучили случаи распада редкой частицы, указывающие на наличие "новой физики"

Известно, что исследователи Европейской организации ядерных исследований CERN, помимо экспериментов на Большом Адронном Коллайдере, проводят ряд других экспериментов в поисках новых, еще неисследованных областей физики. И недавно, в рамках эксперимента NA62, ученые обнаружили новый вид распада одной из редких частиц. Отметим, что намеки на наличие такого вида распада наблюдались учеными уже некоторое время до этого, а реализация принципиально нового метода измерений помогла ученым достоверно определить то, что они наблюдают в недрах своей установки на самом деле.

Наши постоянные читатели наверняка уже слышали о кварках, элементарных частицах, из которых состоят все основные субатомные частицы. На свете существует шесть видов кварков, называемых ароматами, верхний, нижний, странный, очарованный, прелестный и истинный. Основные элементарные частицы, протоны и нейтроны, состоят из двух видов кварков, верхних и нижних.

Эксперимент NA62, по существу, является фабрикой, разработанной для производства различных видов каонов. Эта экзотическая частица состоит из одного кварка и одной античастицы, являющейся антиподом странного кварка. И когда каон распадается, этот процесс приводит к появлению различных комбинаций из различных частиц. Одним из редких видов распада каона, примерно 1 на 10 миллиардов случаев, приводит к появлению нейтрино, антинейтрино и пиона, частицы, состоящей из кварка и нижнего антикварка.

Такой вид распада каона определен в Стандартной Модели физики элементарных частиц. Впервые такой распад был зарегистрирован в рамках эксперимента E949, проведенного в прошлом учеными из Национальной лаборатории Брукхейвена. Оборудование экспериментов E949 и NA62 производит каоны, ударяя лучом высокоэнергетических протонов, полученных на ускорителе, в мишень из определенного материала.

В эксперименте E949 каоны улавливались специальным датчиком, который регистрировал процессы их распада. А в эксперименте NA62 все измерения проводятся во время движения луча вторичных частиц мимо высокочувствительного датчика.

Редкость исследуемого вида распада каонов означает, что этот вид является весьма хорошим инструментом для проверки достоверности Стандартной Модели. Если Модель и действительность отличаются друг от друга, то и результаты экспериментов должны отличаться от теоретических данных. Согласно теории, вероятность редкого вида распада каона составляет 8.4 случаев на 100 миллиардов. Экспериментальное обнаружение другой частоты таких распадов может послужить указателем на новые области, в которых царят новые физические законы.

Исследователи CERN экспериментальным путем определили реальную частоту появления уникального процесса распада каона, которая составила минимум 140 случаев на 100 миллиардов. Полученная разница может показаться достаточно большой, но с учетом погрешности экспериментов практические результаты еще можно считать укладывающимися в рамки Стандартной Модели. Но существует большая вероятность того, что полученная разница, находящаяся в некоей "пограничной области", является указателем на абсолютно новую физику.

В скором времени ученые CERN планирую оснастить оборудование эксперимента NA62 более высокочувствительными и высокоточными датчиками, которые позволят им регистрировать гораздо большее количество последовательных случаев распадов каонов, нежели те сотни распадов, которые может регистрировать существующее оборудование. Это, в свою очередь, позволит увеличить точность эксперимента в целом, найти даже малейшие отклонения от Стандартной Модели и получить высокий уровень достоверности, который позволит считать полученные результаты настоящим научным открытием.