Загадка лептонной универсальности: ученые Belle II измерили тау-лептон

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В недрах японской земли, вдали от шума мегаполисов, спрятан инструмент, способный перевернуть наше представление о мироздании. Детектор Belle II — не просто набор сложнейшего оборудования, это — портал в микромир, позволяющий заглянуть в самые сокровенные тайны материи. Недавно Belle II подал ученым сигнал, намекающий на то, что наши знания о фундаментальных законах Вселенной могут быть неполными.

В центре внимания физиков всего мира — концепция лептонной универсальности. Согласно Стандартной модели — теоретической конструкции, описывающей взаимодействия элементарных частиц, — лептоны, к которым относятся электрон, мюон и тау-лептон, подобны трем братьям, почти неразличимым с точки зрения участия в слабых и электромагнитных взаимодействиях. Проще говоря, эти три частицы должны распадаться с определенной вероятностью, одинаковой для всех троих.

Футуристический детектор элементарных частиц, иллюстрация
Футуристический детектор элементарных частиц, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Однако недавние эксперименты поставили под сомнение этот, казалось бы, незыблемый постулат. Возникло предположение: что, если один из братьев, тау-лептон, ведет себя иначе, нарушая стройную картину Стандартной модели?

Именно этот вопрос лег в основу эксперимента, проведенного коллаборацией Belle II. Объектом исследования стали B-мезоны — короткоживущие частицы, распадающиеся с участием лептонов. Ученые поставили перед собой амбициозную задачу: с высочайшей точностью измерить соотношение распадов B-мезонов с рождением тау-лептона к распадам с рождением его более легких «братьев». Любое отклонение от предсказаний Стандартной модели могло бы свидетельствовать о наличии «Новой физики», выходящей за рамки существующих теорий.

Ограничения на ?(?(*)) из измеренного значения ?(??/ℓ) (красный), в сравнении со средним мировым значением ?(?(*)) (синий) и ожиданием стандартной модели (серый и черный).
Ограничения на ?(?(*)) из измеренного значения ?(??/ℓ) (красный), в сравнении со средним мировым значением ?(?(*)) (синий) и ожиданием стандартной модели (серый и черный).
Автор: I. Adachi et al. (Belle II Collaboration) Phys. Rev. Lett. 132, 211804 — Published 23 May 2024 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.211804 CC-BY 4.0 Источник: journals.aps.org

Эксперимент Belle II уникален по своей сути. В отличие от предыдущих исследований, сфокусированных на «эксклюзивных» распадах, где учитывались только определенные типы дочерних частиц, Belle II впервые провел «инклюзивное» измерение, охватывающее все возможные варианты распада B-мезона. Этот подход, технически более сложный, позволяет получить полную и объективную картину происходящего.

Представьте себе детектор Belle II как гигантский 3D-фотоаппарат, фиксирующий мельчайшие детали каждого распада B-мезона. Анализ миллионов таких «снимков», обработанных с помощью сложнейших алгоритмов, позволяет выявить даже самые незначительные отклонения от предсказаний Стандартной модели.

Пока результаты эксперимента не дают однозначного ответа на вопрос о лептонной универсальности. Полученные данные не противоречат Стандартной модели, но и не исключают возможность существования «Новой физики».

Тем не менее, сам факт проведения столь сложного и точного эксперимента — уже огромное достижение. Belle II лишь начинает свой путь, и впереди — долгие годы кропотливых исследований. Набор данных продолжается, и уже в ближайшем будущем мы можем стать свидетелями новых открытий, переворачивающих наше представление о Вселенной.

1 комментарий

a
Даже интересно, откуда из исходной статьи «We find R(Xt/ℓ)=0.228±0.016⁢(stat)±0.036⁢(syst), in agreement with standard-model expectations» появилось «поставили под сомнение»?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Время можно отмотать назад лишь на одну квадриллионную долю секунды: физики нашли предел возврата в прошлое

В 1928 году британский астрофизик Артур Эддингтон сформулировал жесткое правило для проверки любых физических гипотез: если теория противоречит Второму началу термодинамики, ее придется отвергнуть...

Часы, которые всегда выглядят дороже своей стоимости — на примере хронографа Continental

Часы-хронографы всегда выглядят роскошнее и богаче, потому что - сложнее. Дополнительные циферблаты, множество стрелок, пускай в обычной жизни используемых не так уж часто, обогащают...

Почему в СССР свинушки считали съедобными, а потом признали ядовитыми, хотя их ели десятилетиями

В 1980 году в СССР вышел справочник «Грибы СССР», в котором свинушка тонкая ещё считалась пригодной в пищу после отваривания. Правда, авторы сделали небольшую оговорку: некоторые исследователи...

Когда на самом деле пал Вавилон: древние деревья Европы раскрыли дело давностью 3500 лет

Месопотамия второго тысячелетия до нашей эры — один из самых подробно описанных регионов Древнего мира. На территории современного Ирака и соседних стран археологи нашли десятки тысяч...

«Снежеть-110»: магнитофон первого класса с архитектурой высшей группы

В начале 1985 года Брянский электромеханический завод запустил серийное производство катушечного магнитофона «Снежеть-110-стерео». По заводскому паспорту аппарат относился к первому классу...

Когда Средиземное море почти высохло: что осталось на дне и можно ли было туда спуститься

Представьте, что море отступило не на несколько метров, а почти на два километра вниз. Бывший берег оказался далеко наверху. Между Европой и Африкой открылись огромные пространства, а оставшаяся...