Каон снова распался на пион и пару нейтрино-антинейтрино

Физики проекта NA62 зафиксировали распад положительно заряженного каона на положительный пион и пару нейтрино-антинейтрино. Из 100 миллиардов распадов ученые увидели 13 именно тех, которые хотели обнаружить, что на 50 процентов больше, чем предсказала общепринятая сегодня гипотеза. Открытие поможет исследователям продвинуться в поисках новой физики за пределами Стандартной модели. О своих результатах ученые сообщили на семинаре, а доклад опубликовали на сайте ЦЕРН.

Каон, или К-мезон, это частица, которая состоит из одного странного кварка и одного верхнего или нижнего кварка. Особый интерес для ученых представляет положительный каон, состоящий из u-кварка и s-антикварка, а точнее его распад на положительный пион и пару нейтрино-антинейтрино. Дело в том, что вероятность такого процесса составляет примерно одну десятимиллиардную (по крайней мере, это предсказала Стандартная модель). Если же исследователям удастся найти существенное несоответствие между прогнозом Стандартной модели и экспериментальными результатами, это может привести к пересмотру всей сегодняшней физики.

Для этого ученые коллаборации ЦЕРН еще в 2016 году запустили проект NA62, который стал частью протонного суперсинхротрона. В этом эксперименте пучок высокоэнергетических протонов сталкивается с бериллиевой мишенью, в результате чего с вероятностью шесть процентов рождаются положительно заряженные каоны, распад которых изучают физики.

В своем докладе на семинаре подразделения экспериментальной физики ЦЕРНа Джоэл Своллоу (Joel Swallow) представил результаты новых измерений распада положительного каона на пион и нейтрино-антинейтрино. Это стало возможным благодаря усовершенствованиям детекторов NA62, что увеличило интенсивность выходного спектра установки примерно на 35 процентов.

Во время анализа экспериментальных данных, которые ученые собрали с 2016 по 2022 год, выяснилось, что на 100 миллиардов случаев распада положительного каона 13 произошло с образованием положительно заряженного пиона и пары нейтрино-антинейтрино, что превысило численные предсказания стандартной модели на 50 процентов.

Исследователи отметили, что хотя распад каона и происходил в полтора раза чаще, чем прогнозировала стандартная модель, этого все еще недостаточно, чтобы достоверно подтвердить существование новой физики. Однако авторы работы ожидают такого прорыва в ближайшем будущем.

О том, как физики на Большом адронном коллайдере увидели квантовую запутанность топ-кварков при самых высоких на сегодня энергиях, мы писали на прошлой неделе.