Ученые впервые наблюдали сверхредкий распад частиц

Важным шагом в понимании фундаментальных законов природы стало наблюдение международной группой ученых за сверхредким распадом заряженного каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино (K+ → π+νṽ). Результаты этого исследования, проведенного совместно учеными из Университета Бирмингема и Флорентийского университета, подтверждаются на уровне значимости в пять сигм и открывают дверь к возможности существования Новой физики.

Наблюдаемый распад заряженного каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино (K+ → π+νṽ) предсказывается Стандартной моделью, которая является основой для понимания взаимодействия элементарных частиц. Однако вероятность этого процесса крайне мала: лишь один каон из десяти миллиардов распадается именно так. Новое измерение этого редкого явления стало возможным благодаря специально разработанному эксперименту NA62, который был нацелен на наблюдение и изучение подобных распадов.

Интерес к данному исследованию вызван не только самим открытием сверхредкого распада каона, но и его потенциальными последствиями для нашего понимания физических законов. Возможность существования Новой физики, указываемая в результате исследования, открывает новые горизонты для науки и подталкивает ученых к дальнейшему изучению этого удивительного явления.

Эксперимент, проводимый в ЦЕРН, представляет собой уникальное исследование в области физики элементарных частиц. Высокоинтенсивный протонный пучок сталкивается с неподвижной мишенью, порождая разнообразные частицы, включая каоны, которые затем анализируются детектором NA62. Однако особое внимание уделяется фиксации нейтрино по недостающей энергии и подавлению фоновых сигналов, что является ключевым элементом этого исследования.

Новые данные, полученные в 2021-2022 годах, представляют собой значительный прорыв в понимании процессов, происходящих в результате столкновения протонов с мишенью. Эти результаты, в сочетании с предыдущими наблюдениями за 2016-2018 годы, позволили улучшить точность измерений и расширить наше знание о свойствах частиц. Благодаря современным технологиям и методам анализа, удалось увеличить интенсивность пучка на 30 процентов и ускорить сбор сигналов на 50 процентов, что открывает новые перспективы для дальнейших исследований в области физики элементарных частиц.

В современной физике все чаще возникают гипотезы о существовании новых частиц, выходящих за рамки Стандартной модели. Собранные данные показывают, что доля каонов, распадающихся на пион и нейтрино, примерно на 50 процентов выше, чем предсказывает Стандартная модель, составляя около 13 на 100 миллиардов. Это может свидетельствовать о потенциальном присутствии новых физических явлений.

Однако для однозначного подтверждения или опровержения этой гипотезы требуется собрать еще больше данных. Ученые продолжают эксперимент и планируют расширить объем исследований в ближайшие годы. Уровень значимости в пять сигм говорит о том, что отличие от статистической случайности является значительным и требует дальнейших углубленных исследований. Возможно, в скором будущем нам удастся раскрыть тайны новых частиц, влияющих на процессы в мире элементарных частиц.