LHCb представила окончательные результаты по CP-нарушению в B_s-мезонах

Результаты экспериментов по измерению смешивания в B_s-мезонах. По вертикали отложена разница ширин распада легкого и тяжелого B_s-мезонов, по горизонтали — параметр φ_s, пропорциональный величине CP-нарушения. Разноцветные области отвечают разным экспериментам в пределах их погрешностей; чем меньше область, тем точнее результат. Окончательный результат LHCb показан зеленым цветом. Черная полоска — предсказания Стандартной модели. Изображение с сайта lhcb-public.web.cern.ch

В преддверии нового сеанса работы Большого адронного коллайдера (Run 2), экспериментальные группы постепенно завершают обработку данных, накопленных к настоящему времени во время сеанса Run 1. Многие из результатов измерения тех или иных величин уже можно назвать окончательными — они окончательны по отношению к Run 1, и дальнейший прогресс будет связан уже с будущими данными.

Недавно в ЦЕРНе пошла небольшая конференция Implications of LHCb measurements and future prospects, целиком посвященная результатам коллаборации LHCb. Среди прочего там были представлены окончательные данные по измерению CP-нарушения в B_s-мезонах (адроны с кварковым составом s-анти-b).

Вообще, изучение осцилляций и CP-нарушения в тяжелых мезонах — одна из главных задач этого детектора. Нейтральные мезоны обладают тем любопытным свойством, что из-за слабого взаимодействия у них частица и античастица самопроизвольно перемешиваются друг с другом. В результате смешивания получаются два мезона с неопределенным кварковым составом и с различающимися массами и временами жизни. Более тонкий эффект — это CP-нарушение, из-за которого распад мезона на какой-то набор частиц не совпадает с таким же распадом, в котором все частицы изменены на античастицы.

Все эти эффекты очень важны не только для мира элементарных частиц, но и для выяснения того, почему в нашей Вселенной вещество преобладает над антивеществом. CP-нарушение в тяжелых мезонах удобно тем, что Стандартная модель предсказывает довольно маленькое значение для параметра смешивания φ_s. На его фоне можно попробовать заметить возможные эффекты Новой физики, которые как раз усилены для тяжелых мезонов. Кроме того, несколько лет назад, когда Тэватрон впервые измерил эту величину, она оказалась ненормально большой, намного больше предсказаний Стандартной модели. Погрешности, правда, были велики, и поэтому основные надежды возлагались на Большой адронный коллайдер, и конкретно, на эксперимент LHCb.

Уже первые измерения на LHCb показали, что величина φ_s не столь велика, как утверждал Тэватрон. По мере накопления данных измерения уточнялись. Несколько месяцев назад были опубликованы результаты измерения φ_s в распаде на комбинацию мезонов J/ψ π⁺π⁻. Месяц назад с этой же целью был изучен распад B_s-мезонов на пару D_s⁺D_s⁻. И наконец, сейчас коллаборация обнародовала новые результаты измерения φ_s, на этот раз в распаде на J/ψ K⁺K⁻, а также подвела итог под всеми этими измерениями.

Этот окончательный результат вместе с менее точными данными других экспериментов показан на рисунке. Вывод отсюда простой: явления смешивания и CP-нарушения в B_s-мезонах тоже вполне согласуются со Стандартной моделью — по крайней мере, по данным Run 1. Продолжится ли эта тенденция в будущих данных Run 2, мы узнаем лишь через пару-тройку лет.