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

Почему механические клавиатуры — это прошлый век и за каким форматом будущее

Еще несколько лет назад механическая клавиатура считалась практически обязательным атрибутом игрового компьютера. Разнообразие переключателей, приятный звук нажатий, возможность подобрать усилие и...

Почему нельзя оставлять зарядное устройство от смартфона в розетке: скрытые риски, о которых многие забывают

Зарядка смартфона давно стала привычной частью домашнего быта. Телефон поставили на ночь, утром отключили кабель, а сам адаптер так и остался в розетке. Через несколько часов к нему снова подключат...

Почему у старых телефонов на спинке был ещё один разъём и как он выручал в начале 2000-х

В моей небольшой коллекции телефонов есть несколько экземпляров из первой половины 2000-х. Парочка из них (Siemens C72 и Alcatel One Touch 331) оснащена загадочным разъёмом, который располагается...

✦ ИИ  Как рассчитать вязкость смеси моторных масел. Метод Рефутаса

Допустим, у нас есть два моторных масла с разной кинематической вязкостью. Что получится, если смешать их в равных пропорциях? Можно ли заранее оценить вязкость полученной смеси? А если нужно...

Сводный обзор 17 мини-ПК на похожих платформах: почему они такие разные?

Одинаковые процессоры, разные результаты: я протестировал 17 мини-ПК на похожих платформах и выяснил, почему одни греются до 90 °C, а другие остаются холодными и тихими