Нарушение лептонной универсальности в распаде B+→K+ll

Что обнаружено

Коллаборация LHCb, в ходе изучения редких полулептонных распадов B-мезонов измерила отношение вероятностей распадов \(B^+ \to K^+\mu^+\mu^-\) и \(B^+ \to K^+e^+e^-\). В Стандартной модели это отношение, обозначаемое RK, должно быть очень близко к 1, поскольку слабое взаимодействие действует одинаково на электроны и мюоны (это свойство называется лептонная универсальность). Однако LHCb получил результат существенно меньше единицы: \[ R_K = 0.745 {}^{+0.090}_{-0.074} \pm 0.036 \] в области инвариантных масс лептонной пары \(1 < m_{\ell\ell}^2 < 6\) ГэВ2. Это значение на 2,6σ отличается от предсказаний СМ.

Комментарии

Сентябрь 2015. Оба распада — редкие, их вероятности меньше миллионной. Поэтому значение RK было получено с помощью достаточно хитрой процедуры. Вероятности распадов \(B^+ \to K^+\ell^+\ell^-\) для обоих типов лептонов, \(\ell = e,\, \mu\), измеряются и вычисляются с достаточно большими погрешностями. Если сначала измерить их по отдельности, а потом поделить одно число на другое, получится очень неопределенный результат. Но если сразу изучать отношение количества событий обоих типов, то многие экспериментальные и теоретические неопределенности сокращаются, что позволяет повысить точность.

Далее, тот же самый набор частиц можно породить и в два этапа, через промежуточный J/ψ-мезон: \(B^+ \to J/\psi[\to \ell^+ \ell^-] K^+\). Вероятность такого распада — примерно в сто раз выше, чем сразу на три частицы. С одной стороны, это фон, от которого надо избавиться, с другой стороны, это удобный способ еще сильнее уменьшить погрешности. В эксперименте измерялось двойное отношение: сначала измерили отношение числа событий \(B^+ \to \ell^+ \ell^- K^+\) и \(B^+ \to J/\psi[\to \ell^+ \ell^-] K^+\), и аналогичное отношение для мюонов, а потом поделили одно на другое.

Главную трудность для эксперимента представлял электронный вариант распада из-за низкой эффективности регистрации. По этой причине прошлые эксперименты, в частности BaBar и Belle, давали очень неопределенный результат, RK ~ 0,9±0,3. Лишь LHCb смог накопить достаточно статистики и получить осязаемый результат, который и преподнес сюрприз.

Ссылки

Экспериментальные данные


Популярные сообщения



0
Написать комментарий

    Элементы

    © 2005-2017 «Элементы»