LHCb patvirtina dar vieną nuokrypį nuo Bs-mezono žlugimo • Igor Ivanov • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Ieškokite naujos fizikos, LHCb detektoriaus, standartinio modelio patikrinimo, LHC

LHCb patvirtina dar vieną nuokrypį B s mezono skilimo

Pav. 1. Du dvynių skilimai: \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) ir \ (B \ to K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \), (b \ to s \ mu ^ + \ mu ^ – \), bet kitoje aplinkoje. Abiem atvejais LHCb bendradarbiavimas nustatė nukrypimus nuo standartinio modelio prognozių.

LHCb bendradarbiavimas paskelbia dar vieną įdomų rezultatą: naujos kartos analizę Bs → ϕμ+μ patvirtina nuokrypį nuo standartinio modelio, kurio statistinė reikšmė yra 3,5σ. Šis rezultatas buvo dar vienas elementas laipsniškai augančioje "pretenzijų į standartinį modelį" sąraše iš koliažerio pusės.

Kruopštus retų gravių mezolų išsiskyrimo tyrimas yra vienas pagrindinių kelių, dėl kurių naujoji fizika gali atsirasti už standartinio modelio ribų. Per pirmąjį trejų metų Didžiojo Hadrono koledzerio sesiją didelė tokių įvykių statistika buvo kaupiama ir ištirta, daugiausia dėl specialaus LHCb detektoriaus pastangų. Pirmą kartą buvo aptiktos kai kurios papildomos retai, o kitos buvo tirtos anksčiau nepasiekiamai detaliai (žr. Rezultatų pasirinkimą puslapyje Reti B-mezono skilimas: rezultatai).

Nors duomenų rinkinys buvo užbaigtas daugiau nei prieš dvejus metus, jų apdorojimas tęsiasi.ir kai kuriais atvejais yra įdomūs nukrypimai nuo standartinio modelio prognozių. Ypatingas susidomėjimas yra tokie išsiskyrimai, kai b-kvarkas tampa s-kvarku. Du šių išsišaukimų pavyzdžiai, kuriuose pastebimi nukrypimai, yra parodyta fig. 1: tai \ (B \ to K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \) ir \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \). Nepaisant to, kad šių lūžių tikimybės yra mažesnės nei viena milijonoji, jas galima atidžiai išnagrinėti dėl didžiulio koliažerio veiklos.

Esminis procesas, kuris vyksta mezono viduje šių dviejų sklaidų metu, yra tas pats – tai kvarkų transformacija \ (b \ į s \ mu ^ + \ mu ^ – \). Jie skiriasi tik tuo, kokie mezoni šie "kvepalai" kvarkai, kurie veikia tiek teorinį skaičiavimą, tiek eksperimentinį tyrimą. Tas faktas, kad pabaigoje yra ne dvi, o trys dalelės (ir atsižvelgiant į vėlesnį K* arba ϕ-mezonai – keturi), fizikams Aptikę visas daleles ir išmatuodamos jų momentus, jie gali ištirti subtilius modelius skilimo produktų sklaidymo kampuose, taip pat sukurti paskirstymą per invariantines mases. Kaip rezultatas, vieno tipo skilimas duoda ne vieną numerį, bet tik keletą dešimčių skirtingų išmatuotų verčių – ir visus juos galima palyginti su teoriniais.pagal skaičiavimus.

Šių dviejų lūžių tyrimo istorijoje LHC jau yra daug įdomių dalykų. Prieš dvejus metus, 2013 m. Gegužės mėn., LHCB bendradarbiavimas pranešė apie kruopštus matuojamų lūžių \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) matavimus. Priklausomybė nuo invariantinės masės \ (\ mu ^ + \ mu ^ – \) – pora išrašė zigzagus, kurie nebuvo visiškai suderinami su standartiniu modeliu. Tačiau tuo metu teoriniai skaičiavimai nebuvo pernelyg tikslūs, todėl buvo sunku pasakyti, kiek šis neatitikimas yra didelis.

Po poros mėnesių LHCb bendradarbiavimas paskelbė panašią antrojo skilimo tyrimą, pateiktą fig. 1. Čia pasirodė, kad neatitikimas yra gana apčiuopiamas – 3.7σ, dėl kurio teoretikai buvo pastebimai atgaivinti (išsamesnės informacijos ieškokite: LHCb detektorius mato keblumus B mezoniams, elementams, 2013 m. Sausio 16 d.). Tada, atidžiau patikrinus, pasirodė, kad net čia teoriniai skaičiavimai nebuvo labai patikimi: jie pakankamai gerai neatsižvelgė į sudėtingą адронную fiziką. Vis dėlto buvo supratimas, kad juos reikia skubiai tobulinti, nes kyla pavojus naujos fizikos atradimui.

Teorininkai pradėjo dirbti, o 2014 m. Pabaigoje paskelbtas didelis straipsnis, kuriame apibendrinamas tarpinis šios kampanijos rezultatas (žr. W. Altmannshofer, D. M. Straub., "Naujoji fizika" bs perėjimai po LHC paleisti 1). Be kitų dalykų, buvo pateikta ir ištaisyta pirmojo proceso, kuris anksčiau buvo prastai vertinamas, skaičiavimai. Vertinimas pasirodė esąs toks: regione, kuriuose yra mijonų poros \ (m _ (\ mu \ mu) ^ 2 \) инвариантных masių nuo 1 iki 6 GeV2 skaičiavimai skiriasi nuo senojo LHCb rezultato pagal 3.1σ. Šis gana rimtas nukrypimas padarė procesą \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) svarbiu dalyviu šioje istorijoje.

Šių metų balandžio mėnesį LHCb atnaujino duomenis apie antrąjį skilimą (žr. LHCb Bendradarbiavimo naujienose pateiktas detales patvirtina B mezonų, Elements, 2015 m. Balandžio 10 d. Skilimo nuokrypis). Atstumas šiek tiek sumažėjo iki 2,9σ, tačiau neišnyko. Todėl labai susidomėję fizikai laukė naujų rezultatų pirmojo skilimo metu.

Prieš tris savaites, šie rezultatai galiausiai pasirodė, ir jie nuvylė fizikus. LHCb bendradarbiavimas apdorojo visą 1 sesijos statistiką, tris kartus didesnį nei prieš dvejus metus atliktų duomenų kiekį. Buvo pasirinkta apie 440 pageidaujamo tipo žlugimų; "apie" – nes ne visi gimimo derinių atvejai ϕμμ atsirado iš B mezgūnų žlugimo. Straipsnyje pateikti duomenys apie du dešimtis skirtingų charakteristikų, tarp jų ir pasiskirstymas per invariantinę masę \ (m_ (\ mu \ mu) ^ 2 \) iki 19 GeV2 (Fig.2).

Pav. 2 Skilimo įvykių skaičiaus pasiskirstymas \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) pagal vertę q2 – mijonų poros invariantinė masė. Taškai su klaidomis – eksperimentiniai duomenys mėlynos zonos – standartinio modelio prognozė kartu su neapibrėžtumu, pilkos juostelės – plotai q2iš analizės neįtrauktos dėl didelių fonų. Vaizdas iš aptariamo straipsnio

Nauji duomenys patvirtina anomaliją prieš dvejus metus; be to, ji net šiek tiek padidėjo. Regione инвариантных masių iki 6 ГэВ2 vis dar yra didelis neatitikimas tarp atnaujintų skaičiavimų ir naujausių matavimų. Neatitikimo statistinė reikšmė dabar yra 3,5σ, todėl labai rimtai vertinama. Apskritai, abu sklidimai, parodyti fig. 1, artimiausiais metais išliks vienu iš pagrindinių tiek teoretikų, tiek eksperimentų tikslų.

Norint išvengti pernelyg sensacingumo, dar kartą verta atkreipti dėmesį, koks laikas. Žinoma, teoretikai gobti gaudo bet kokius pranešimus apie nuokrypius nuo standartinio modelio ir bando juos paaiškinti pagal tam tikrų Naujosios fizikos modelių sistemą. Tačiau jų ryšys su anomalijomis B mezonių sklidimuose ir labai didelių energijos šaltinių (pvz.,naujausia ATLAS detektoriaus ataskaita: žr. ATLAS ir CMS duomenis, yra įdomus nuokrypis 2 TeV, "Elements", 2015.15.05.), labai skiriasi. Visuomet labai sunku apskaičiuoti procesus, kurių metu susidaro адроны, nesvarbu, ar tai standartinis modelis, ar kažkas kita. Šie prastai kontroliuojami arba neapskaitomi padariniai gali sukelti įsivaizduojamą "atradimą" lygiu paviršiumi, "atradimą", kurį sukelia ne tikrosios priežastys, bet ir mūsų neteisingas supratimas apie hadroninius procesus.

Maždaug šešiasdešimt GeV ir aukštesnių energijos skalių fenomenai yra daug "švaresni"; jie yra beveik nepriklausomi nuo lietaus fizikos. Tą pačią neseną ATLAS anomaliją esant 2 TeV negalima priskirti jokiems šalutiniams atvejams. Todėl, jei čia įvyksta 3,5 sigmos nuokrypis, tai sukelia žymiai didesnį maišymą nei dabartiniai B mezonių išsiskyrimo nukrypimai. Nepaisant to, abu šie potencialiai gali mums paskatinti revoliucinį atradimą – todėl jie visi yra tikrinami.

Šaltinis: LHCb bendradarbiavimas. Kampinė analizė ir diferencialinė šakojanti lūžio frakcija B0sϕμ+μ // e-print arXiv: 1506.08777 [hep-ex], 2015 m. birželio 29 d.

Igoris Ivanovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: