| Цифра | Что она значит |
|---|---|
| 1 на 10 млрд | Частота распада Bd-мезона на два мюона |
| 40+ лет | Столько физики ищут этот процесс |
| 3,2 сигмы | Статистическая значимость результата |
| в 5 раз | Во столько вырос темп сбора данных LHCb после модернизации |
| 19 человек | Международная команда анализа |
| 2030 | Старт Большого адронного коллайдера высокой светимости |
| 5 сигм | Порог, после которого распад будет считаться открытым |
Эксперимент LHCb на Большом адронном коллайдере впервые получил надежные свидетельства одного из самых редких распадов в физике частиц — превращения Bd-мезона в мюон и антимюон. Если результат подтвердится, это будет самый редкий распад «прелестных» частиц, который когда-либо наблюдали.
Результат представили на семинаре в ЦЕРН 3 ноября, об этом сообщает официальный сайт ЦЕРН. Ниже — семь чисел, которые объясняют, почему физики так радуются.
1. Один случай на 10 миллиардов
Bd-мезон состоит из b-кварка (его называют «прелестным», beauty) и d-антикварка. В пару мюонов он распадается примерно в одном случае из 10 миллиардов распадов таких частиц. Его «родственник» Bs делает то же самое около 3 раз на миллиард, то есть примерно в 30 раз чаще.
2. Больше 40 лет поисков
Марко Сантимария, один из руководителей анализа, говорит, что физики гоняются за этим распадом больше сорока лет. Первые намеки появились в 2015 году в совместной работе LHCb и CMS в журнале Nature, но более поздние анализы данных до 2018 года их не подтвердили.
3. 3,2 сигмы — это «свидетельство», а не открытие
Только данные 2024–2025 годов дали 3,0 сигмы, вместе с данными 2011–2018 годов — 3,2. Порог в 3 сигмы соответствует примерно 0,3% вероятности того, что сигнал — случайная флуктуация. Для слова «открытие» в физике частиц нужно 5 сигм, так что окончательной точки пока нет.
4. В 5 раз больше данных
После крупной модернизации в 2024 году LHCb собирает данные в пять раз быстрее, чем в 2010–2018 годах. Именно это, плюс машинное обучение для отделения сигнала от фона, позволило выловить редкие события.
5. Команда из 19 человек
Анализ провела международная группа из 19 исследователей. Задача сложная: мюоны от нужного распада тонут в огромном фоне других столкновений.
Почему это важно
Стандартная модель довольно точно предсказывает, как часто должен происходить этот распад. Любое отклонение от прогноза стало бы подсказкой о новой физике — частицах или силах, которых теория не учитывает. Чем реже процесс, тем чувствительнее он к таким «примесям».
Факт для разговора: простая арифметика: при частоте 1 на 10 миллиардов на один такой случай в среднем приходится 10 миллиардов распадов B-мезонов. И все равно его нужно отличить от фона, который в разы плотнее.
6–7. Что дальше: 2030 год и 5 сигм
В 2030 году должен заработать Большой адронный коллайдер высокой светимости, а к середине 2030-х запланирована еще одна модернизация LHCb. Вместе они могут увеличить темп сбора данных примерно на порядок. Этого, по оценке коллаборации, должно хватить, чтобы довести результат до 5 сигм. Еще одна свежая история из мира физиков-экспериментаторов — что в Sandia выяснили о ядерном взрыве против астероида.
Фото: детектор LHCb на Большом адронном коллайдере. CERN, home.cern.
