Детектор LHCb разобрался с загадкой 20-летней давности

Научные задачи Большого адронного коллайдера включают в себя не только поиск хиггсовского бозона или поиск суперсимметрии, но и внимательное изучение уже известных частиц, в частности тяжелых адронов. Тут физиков тоже могут поджидать новые открытия — только касаются они не каких-то частиц принципиально нового сорта, а старых загадок, оставшихся в наследство от прошлых коллайдеров.

Коллаборация LHCb на днях опубликовала результат как раз такого сорта. Краткую заметку про этот результат можно также найти на странице публичных результатов коллаборации.

В ее статье arXiv:1307.2467, появившейся в архиве е-принтов неделю назад, сообщается о новом сравнении времен жизни двух «прелестных» адронов — бариона Λ_b и мезона B⁰. «Прелестными» называют такие адроны, которые в своем составе содержат «прелестный» b-кварк (см. подробнее в нашей более ранней новости). Этот кварк очень тяжелый, он в 5 раз тяжелее протона, и к тому же нестабильный. Поэтому в простейшей картине распада можно просто закрыть глаза на все остальные кварки внутри прелестного адрона и считать, что распад адрона — это всего лишь распад b-кварка. Но в таком случае сразу же возникает сильное предсказание для эксперимента: все прелестные адроны должны жить примерно одно и то же время. Конечно, современная теория взаимодействия кварков умеет учитывать особенности каждого адрона, но по большому счету она это предсказание не меняет: отношение времен жизни Λ_b и B⁰ ожидается в районе 0,98.

Однако 20 лет назад измерения на электрон-позитронном коллайдере LEP дали результат, сильно расходящийся с этим предсказанием. Отношение времен жизни там составило 0,79 ± 0,06. В дальнейшем Тэватрон слегка увеличил это значение, но там были большие погрешности, так что ситуацию он не прояснил. Теоретикам от такого расхождения было очень некомфортно, потому что, несмотря на все попытки, никакого естественного объяснения этого результата LEP они найти не могли. А ведь многие теоретические предсказания опираются на предположение о том, что теория хорошо описывает свойства тяжелых адронов.

И вот неделю назад эта 20-летняя эпопея завершилась. Новое измерение, выполненное LHCb, дало 0,976 ± 0,013, что отлично сходится с  теоретическими предсказаниями. Видно, что и погрешность улучшена в 5 раз по сравнению со старым результатом. Поэтому сомневаться в «восстановленной справедливости», по-видимому, уже не приходится.