Гиперон — это частица, содержащая три кварка, например протон и нейтрон, включая один или несколько странных кварков. Физики из проекта сотрудничества LHCb на Большом адронном коллайдере (LHC) Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) говорят, что они наблюдали распад гипериона Σ+→pμ+μ- в протон-протонных столкновениях.
Вид детектора LHCb. Изображение предоставлено: ЦЕРН.
«Редкие распады известных частиц — многообещающий инструмент для поиска физики за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц», — заявили физики LHCb.
«В Стандартной модели процесс Σ+→pμ+μ- возможен только через кольцевые диаграммы: вместо того, чтобы распад происходил напрямую, в кольце должна происходить замена промежуточных состояний».
«В квантовой теории поля вероятность возникновения такого процесса равна сумме вероятностей всех возможных частиц, обменивающихся в этом цикле, известных и неизвестных».
«Именно это делает такой процесс чувствительным к новым явлениям».
«Если наблюдается расхождение между экспериментальными измерениями и теоретическими расчетами, это может быть вызвано вкладом какой-то неизвестной частицы».
«Эти частицы могут либо обмениваться в кольце, либо непосредственно опосредовать этот распад, взаимодействуя с кварками и затем распадаясь на пару мюонов».
«В последнем случае новая частица оставит отпечаток на свойствах мюона».
Исследования распада Σ+→pμ+μ- были особенно интересными благодаря намеку на структуру, обнаруженную в свойствах мюонных пар коллаборацией HyperCP в 2005 году.
Поскольку событий было всего три, структура была далека от окончательной, и ожидалось, что новое исследование прольет некоторый свет на ситуацию.
В конечном счете, данные LHCb не показывают каких-либо значительных структур пиков в области бинарных мюонных кластеров, выделенных HyperCP, что не подтверждает намек.
Тем не менее, новое исследование отмечает распад с высокой степенью значимости, и последует точное измерение вероятности распада наряду с другими параметрами, что позволит продолжить поиск расхождений с предсказаниями Стандартной модели.
«Распад Σ+ → pμ+μ− наблюдается с очень существенной значимостью в данных, собранных в ходе 2 эксперимента LHCb в pp-столкновениях, с выходом NΣ+→pμ+μ− = 279 ± 19», — пишут авторы. написал. в бумага.
«В распределении постоянной массы мюонов не наблюдается никакой структуры, которая соответствовала бы ожиданиям Стандартной модели».
«Благодаря созданию комбинированного сигнала, в дополнение к измерению интегральной и дифференциальной доли ветвей, становятся возможными другие измерения, такие как нарушение симметрии зарядовой четности и прямая и обратная асимметрия».
_____
Коллаборация LHCb. 2024. Наблюдение редких распадов Σ+→pμ+μ− в LHCb. ЦЕРН-LHCb-CONF-2024-002
