LHCb не нашла эффектов CP-нарушения в сильных распадах мезонов

Одна из загадок Стандартной модели — это происхождение CP-нарушения (краткое введение и ссылки см. в недавней новости на эту тему). Сейчас достоверно известен только один источник CP-нарушающих эффектов в нашем мире — это слабые взаимодействия. Однако остается неясным, как именно это нарушение там оказалось; такие вопросы выходят за рамки Стандартной модели. В нейтринной физике, похоже, наклевывается второй источник, но его происхождение пока под вопросом. В сильных взаимодействиях CP-нарушение теоретически тоже могло бы работать, но, по какому-то не вполне понятному закону, оно там не проявляется. Наконец, есть очевидный факт: в нашей Вселенной частицы преобладают над античастицами. Это возможно только потому, что в ранней Вселенной сработал еще какой-то механизм CP-нарушения. Но что это был за механизм — пока что совершенно неизвестно.

В поисках ответов на эти вопросы физики ищут процессы, которым помогут взглянуть на CP-нарушение с новой стороны. Так, на днях коллаборация LHCb отчиталась о поиске CP-нарушающих распадов мезонов (etatopi^+pi^-) и (eta’topi^+pi^-) (публикация arXiv:1610.03666). Обе исходные частицы, η и η’, имеют отрицательную CP-четность, а конечное состояние из двух пи-мезонов — положительную. Получается, в ходе такого распада CP-четность нарушается. С точки зрения кваркового подсчета оба распада не требуют превращений кварков, а значит, в принципе могли бы происходить только за счет сильного взаимодействия — если бы, конечно, оно умело нарушать CP-четность. Но оно не нарушает. Поэтому Стандартная модель предсказывает, что, даже если эти распады и идут, их вероятность совершенно мизерная, меньше 10−17. А это значит, что если вдруг эксперимент их обнаружит, то это укажет на какой-то совершенно новый источник и станет огромным шагом вперед в понимании CP-нарушения.

Коллаборация LHCb сообщает, что, обработав данные Run 1 и первую порцию данных Run 2 и использовав при этом новую методику поиска таких распадов, она никакого достоверного сигнала не обнаружила. Были установлены ограничения сверху на вероятности этих распадов: 16 миллионных для η и 18 миллионных для η’. В будущем, при накоплении статистики, эти ограничения сверху удастся снизить еще больше.

26.09 | LHC |