В распадах нейтральных бозонов на Большом адронном коллайдере не нашли «новой физики»

Технологии

ТАСС, 1 июля. Специалисты CERN проследили за распадами так называемых Z-бозонов – переносчиков нейтральных взаимодействий – и не нашли следов того, что их превращение в электроны, мюоны и тау-лептоны нарушает принципы Стандартной модели. Об этом пишет пресс-служба МГУ им. Ломоносова со ссылкой на научный журнал Nature Physics.

На эту темуПоиски сверхтяжелых нейтральных частиц на БАК закончились безрезультатно

"Мы провели поиски распадов Z-бозонов на два лептона с противоположными электрическими зарядами и разными ароматами, к примеру, на пары тау-лептонов и электронов, или же тау-лептонов и мюонов. Сигналов от таких распадов не было найдено, и нам удалось установить новые пределы на их возникновение, превосходящие результаты, полученные на коллайдере LEP два десятилетия назад", – рассказал один из авторов исследования, профессор МГУ Леонид Гладилин.

Лептоны – это элементарные частицы, которые от протонов, нейтронов и других фундаментальных частиц отличаются тем, что не участвуют в так называемых сильных ядерных взаимодействиях, а также представляют собой неделимое целое. Их традиционно делят на три "аромата", подтипа частиц, отражающих их массу и некоторые другие физические свойства.

К первому относят электроны, позитроны и электронные нейтрино и антинейтрино, а к двум другим — мюоны и антимюоны, мюонные нейтрино и антинейтрино, а также тау-лептоны, анти-тау-лептоны и тау-нейтрино и антинейтрино. Долгое время физики считали, что соотношение частиц каждого "аромата", участвующих в различных реакциях и субатомных процессах, должно всегда сохраняться, что в целом подтверждалось сотнями и тысячами экспериментов на ускорителях частиц.

Эта ситуация, как отмечают Гладилин и его коллеги, изменилась в начале текущего столетия, когда астрономы обнаружили, наблюдая за потоком солнечных нейтрино, что один тип этих частиц может превращаться в другие. Впоследствии ученые зафиксировали все возможные типы переходов одного типа нейтрино в другое, что одновременно указало на наличие ненулевой массы у этих частиц и поставило под сомнение правило сохранения лептонного "аромата".

Читать:   Ученые обнаружили гены, которые могут отвечать за устойчивость животных к холодам

Открытие этого явления, так называемых нейтринных осцилляций, заставило физиков искать подобные нарушения в поведении иных типов лептонов. В частности, ученые, работающие в проекте ATLAS, уже много лет пытаются найти следы подобных проявлений "новой физики" в редких распадах так называемых Z-бозонов.

Эти частицы отвечают за перенос так называемых нейтральных токов, одного из проявлений слабой ядерной силы. Как правило, Z-бозонами обмениваются сталкивающиеся частицы при отсутствии каких-либо изменений в их электрическом заряде и других физических свойствах. После открытия нейтринных осцилляций теоретики начали предполагать, что при некоторых условиях Z-бозоны могут распадаться на пары из двух разных лептонов с нарушением правила сохранения аромата.

Гладилин и его коллеги попытались найти в данных, собранных в 2015-2018 годах за предпоследний цикл работы Большого адронного коллайдера, следы двух подобных распадов, в ходе которых Z-бозоны распадаются на пары электронов и тау-лептонов и пары мюонов и тау-лептонов.

Проанализировав эти данные, физики не смогли найти ни одного примера подобных распадов. Это поставило под сомнение наличие следов "новой физики" в распадах Z-бозонов и подтвердило результаты аналогичных наблюдений, полученных на коллайдере LEP в начале текущего столетия.

При этом ученые не исключают, что подобные нарушения правила сохранения лептонного "аромата" все же могут существовать, так как распады Z-бозонов на пары разных лептонов происходят крайне редко. В частности, лишь один Z-бозон из 1054 частиц может превратиться в пару из мюона и тау-лептона. Последующие опыты на БАК, как надеются ученые, помогут им понять, существуют ли подобные редчайшие распады на самом деле.

Источник: tass.ru

Оцените статью
Экономические новости