У CERN вперше виміряли рідкісний розпад каона, що може вказувати на нову фізику

У CERN вперше зафіксували навдивовижу рідкісний розпад зарядженого каона на піон і пару з нейтрино та антинейтрино, що підтверджує передбачення Стандартної моделі фізики та може вказувати на нові фізичні явища. Статистична точність результатів досягла рівня п'яти сигм, що означає надзвичайно низьку ймовірність випадкової помилки — менше за один шанс на 3,5 мільйона. Результати представили на семінарі в CERN.

Експеримент NA62 / CERN

Як зафіксували розпад каона?

У CERN проводять експеримент NA62, спрямований на вивчення рідкісних розпадів заряджених каонів, що є ключовими для перевірки передбачень Стандартної моделі фізики. Вона описує фундаментальні взаємодії елементарних частинок, але має обмеження — не пояснює, наприклад, природу темної матерії чи асиметрію між матерією та антиматерією у Всесвіті. Каони — це нестабільні частинки з коротким часом життя близько 12 наносекунд, які зазвичай розпадаються на мюони та нейтрино. Однак існує надзвичайно рідкісний процес, коли каон розпадається на піон і пару з нейтрино та антинейтрино, що відбувається лише в приблизно одному випадку на кожні 10 мільярдів розпадів.

Спостереження цього процесу є надзвичайно складним через те, що нейтрино практично не взаємодіють із іншими частинками. Попри це, команда NA62 збирала дані протягом кількох років і у 2019 році оголосила про перші результати, зафіксувавши кілька випадків рідкісного розпаду. Додаткові спостереження у 2024 році дозволили підтвердити ці відкриття з рівнем статистичної точності у п'ять сигм, що є стандартом для підтвердження нових фізичних явищ.

Кількість спостережених розпадів трохи перевищує передбачення Стандартної моделі — 8,4 випадку на 100 мільярдів, але це відхилення не є статистично значущим. А проте, цей результат може вказувати на нові фізичні явища, природи яких ми ще не знаємо. Подальші експерименти, зібрання більшої кількості даних і підвищення точності вимірювань, можуть допомогти підтвердити або спростувати ці результати, що відкриє шлях до глибшого розуміння фундаментальних законів природи.

Більше фізики елементарних частинок

⚛️ Раніше цього року фізики уточнили масу W-бозона, тим самим підтвердивши прогнози Стандартної моделі. Нові вимірювання також спростували отримані у 2022 році аномальні дані.

📚 А у 2022 році ЦЕРН опублікував у вільний доступ 200 терабайтів інформації про дослідження, проведені на Великому адронному колайдері.

👷‍♂️ Для проведення ще більш фундаментальних досліджень фізичних процесів ЦЕРН планує побудувати втричі більший за Великий адронний колайдер прискорювач частинок.