Коллаборация LHCb отчиталась о поиске редкого распада B-мезонов на пару тау-лептонов

Один из главных результатов сеанса Run 1 Большого адронного коллайдера — это долгожданное открытие сверхредкого распада \( B_s \to \mu^+\mu^- \), см. подробности в новости Опубликованы окончательные результаты CMS и LHCb по сверхредким распадам B-мезонов. К этому распаду уже давно было приковано пристальное внимание физиков. Стандартная модель предсказывала вероятность такого распада на уровне меньше 4 миллиардных, что очень на руку физикам — ведь на фоне столь слабого стандартного вклада возрастает шанс увидеть возможные эффекты Новой физики. Экспериментаторы пытались зарегистрировать его 30 лет, но удалось сделать это только на LHC. К сожалению, результаты пока сходятся с предсказаниями Стандартной модели. В случае B-мезона (без индекса s) одно время были намеки на некоторое отклонение, но сейчас, после выхода данных ATLAS, они уже на грани исчезновения.

У этого распада есть и другой «лептонный собрат» — распад на пару тяжелых тау-лептонов. Тау-лептоны нестабильны и зарегистрировать их намного труднее, чем мюоны. Но зато вероятность этого распада побольше, поскольку она пропорциональна квадрату массы лептона. По расчетам, в рамках СМ она должна составлять 773 миллиардных для Bs-мезона и 22 миллиардных для B-мезона. Подогревает интерес то, что в других распадах B-мезонов уже обнаружились несостыковки при сравнении мюонов с лептонами, см. страничку Нарушение лептонной универсальности в распаде B→Dlν. Эти несостыковки могут быть намеком на существование новых частиц, например заряженных бозонов Хиггса, которые особенно сильно проявляются именно через связь с тау-лептонами. Поэтому есть шанс, что распады \( B_s \to \tau^+\tau^- \) или \( B \to \tau^+\tau^- \), на которые новые частицы могут сильно повлиять, тоже будут существенно отличаться от предсказаний СМ.

На днях коллаборация LHCb впервые предъявила результаты поиска этих сверхредких распадов в статистике, накопленной в ходе сеанса Run 1 (arXiv:1703.02508). Тау-лептоны регистрировались через распад на три пиона и нейтрино, причем выделение этого распада и отделение его от фона потребовало от экспериментаторов недюжинной сноровки. Искомого распада найдено не было. Отрицательный результат позволил установить ограничение сверху 6,8 тысячных для \( B_s \to \tau^+\tau^- \) — и это первая попытка поиска такого распада, — и 2,1 тысячных для \( B \to \tau^+\tau^- \), что улучшило более ранний результат BaBar. Эти ограничения, конечно, очень скромные, они на 4 порядка превышают ожидаемое в СМ значение. Но если окажется, что за счет эффектов Новой физики их реальные вероятности намного выше предсказаний СМ, у LHC появляются шансы увидеть его в будущем.


5
Показать комментарии (5)
Свернуть комментарии (5)

  • Fireman  | 21.03.2017 | 11:05 Ответить
    "...что улучшило более ранний результат BaBar"

    А насколько сильно улучшило? Что выдавал BaBar?
    Ответить
    • poluekt > Fireman | 21.03.2017 | 17:28 Ответить
      У BaBar было 4e-3, так что верхний предел лучше всего в 2 раза. Для адронной машины очень тяжелый распад, тут больше надежда на Belle II.
      Ответить
  • VICTOR  | 21.03.2017 | 21:49 Ответить
    Речь идет про распад тау лептона по каналу типа:
    "pi-" + 2"pi0" + nu_tau?
    И вероятность такого распада во много раз меньше, чем на мюон или электрон.
    Ответить
    • poluekt > VICTOR | 21.03.2017 | 22:16 Ответить
      В этом анализе использовали распады tau- -> pi- pi+ pi- nu_tau, в аннотации же написано. В протон-протонных столкновениях очень важно подавить сильный фон от других заряженных частиц, не связанных с распадами tau. Для этого хорошо иметь, как здесь, несколько заряженных частиц, выходящих из точки (вершины) распада tau. Тогда можно определить, в каком направлении вылетел tau и получить дополнительную информацию, которой не хватает из-за того, что нейтрино не регистрируется. А в распадах на мюон или электрон такую вершину получить нельзя, кроме того, там уже два невидимых нейтрино. Так что их использовать не получается.
      Ответить
    • bonsai > VICTOR | 28.03.2017 | 23:29 Ответить
      К чему гадать?
      https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D1%83-%D0%BB%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%BD
      Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»