Физики обнаружили самый редкий распад частиц в истории

Исследователи подтвердили наблюдение распада субатомных частиц каонов (или к-мезонов). Изучение этого редкого явления может выявить возможные недостатки в Стандартной модели, основной теории об устройстве мира на уровне частиц. Такой распад называют «золотым каналом» из-за того, что его частоту можно предсказать с высокой точностью при помощи Стандартной модели. Эксперимент под названием был NA62 в ЦЕРНЕ направлен на проверку этой точности.

«Если наблюдения не совпадут с расчетами, то это явный признак новой, неизвестной физики», — говорит Кристина Лаззерони, физик-экспериментатор из Университета Бирмингема.

NA62 исследует распад положительно заряженных каонов в результате столкновения высокоэнергетических протонов с мишенью. Каоны образуются в результате этого распада, а затем сами распадаются на другие чатицы.

В ультраредком распаде каон образует другую частицу, пион, и две легкие, электрически нейтральные: нейтрино и его античастицу, антинейтрино. В Стандартной модели вероятность такого распада составляет менее одного из 10 миллиардов. Самый распространенный же способ распада заряженного каона — в образовании нейтрино и тяжелого «родственника» электрона, называемого мюон.

Ученые сообщили, что каоны распадались согласно «золотому каналу» примерно 13 раз на 100 миллиардов. Это примерно на 50% чаще прогнозов стандартной модели, наблюдения «на данный момент все еще совпадают со Стандартной моделью».

Предыдущее исследование НА62 уже показало доказательства распада согласно «золотому каналу», но последнее измерение превосходит статистическую значимость, необходимую для утверждения открытия: показатель в пять сигм. NA62 будет продолжать собирать данные и в будущем произведет более точное измерение, которое поможет определить с большей уверенностью, является ли стандартная модель верной. Еще один эксперимент, называемый KOTO, работает над уточнением другого редкого распада каона.