Редкий распад мезонов исключил суперсимметрию

Субдетекторы эксперимента LHCb
Фотография: CERN
Физики, работающие над экспериментами LHCb и CMS на Большом Адронном Коллайдере, сообщают о первом достоверном наблюдении распада B0S-мезона на два мюона, чрезвычайно редкого (оно происходит в 4 случаях из миллиарда) события. Подробнее ознакомиться с работой можно в журнале Nature (статья находится в открытом доступе), а краткое изложение доступно на сайтах CERN и в пресс-релизе группы LHCb.
B0S-мезон — частица, состоящая из «прелестного» b-антикварка и «странного» s-кварка. Стандартная модель предполагает, что вероятность ее распада на мюон (тяжелый электрон) и антимюон очень мала. Гораздо более предпочтительным путем распада является превращение b-антикварка в таинственный c-антикварк и, соответственно, превращение B0S-мезона в D-S-мезон. Однако существует ряд расширений для Стандартной модели, в частности, минимальная суперсимметричная Стандартная модель, которая увеличивает эту вероятность благодаря некоторым внутренним допущениям.
Данные о наблюдении этого типа распадов уже сообщались в декабре 2012 года, но на тот момент достоверность, полученная экспериментами LHCb и CMS по отдельности, не достигала важного порога в пять сигма. Именно такой порог необходим для подтверждения наблюдаемого эффекта. Поэтому коллаборации впервые объединили свои усилия в анализе общих данных и достигли общей статистической значимости 6.2 сигма. Полгода назад совместная статья коллективов появилась в виде препринта, но лишь вчера была опубликована в Nature, пройдя процедуру рецензирования.
За время работы коллайдера наблюдалось более 100 распадов такого типа, что соответствует десяткам миллиардов рождений B0S-мезона. Совместная работа коллабораций уточнила вероятность процесса до значения (2,8+0,7–0,6)·10–9, что хорошо согласуется с теоретическим значением, предсказываемым Стандартной моделью — 3.66±0.23·10–9.
Стандартная модель — общепринятая физиками и подтвержденная в многочисленных экспериментах теория, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Одной из важнейших задач является поиск отклонений в ней, позволяющих найти Новую физику, возможно, включающую в себя Стандартную модель и описывающую более широкий круг явлений. Существует ряд теоретических расширений, в частности, связанных с теорией суперсимметрии. Для их подтверждения существует два пути — обнаружить суперчастицы, предсказанные ею, или увидеть их проявление в изменении вероятностей распадов некоторых частиц. Считается, что наблюдение распада B-мезонов более продуктивно, чем прямой поиск скварков и глюино — суперпартнеров кварков и глюонов.