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 \(\eta\to\pi^+\pi^-\) и \(\eta'\to\pi^+\pi^-\) (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.
-
«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.»
Только логика.
С одной стороны, есть очень сильное предположение, что кварки могут рождаться только в парах с антикварками (с сохранением в системе барионного числа). Это предположение подтверждается наблюдениями и экспериментами в рамках нашей вселенной. Поэтому, на мой взгляд, объяснить барионную асимметрию в едином пространстве нашей вселенной очень сложно.
С другой стороны, возможна очень простая гипотеза, объясняющая эту асимметрию. Можно предположить, что существуют, по меньшей мере, две вселенные, или одна вселенная с пространственными зонами, в одних из которых преобладает вещество, а в других антивещество. Зоны могут быть очень большими, гораздо больше видимой части вселенной, по этой причине нет заметных проявлений антивещества. Зоны (вселенные) могли образоваться из единой среды во время фазового перехода (большого взрыва), примерно также, как предполагается образование множества вселенных в гипотезе хаотической инфляции или (и) за счет известных механизмов нарушения симметрии.
В это случае, возможны незначительные проявления пространственной асимметрии распределения вещества и его температуры в нашей вселенной т.к. переход из одной зоны в другую может быть плавным и включать в себя прослойку с полным отсутствием материи. При этом переход в сторону одной или нескольких из этих прослоек может быть заметен. Предположительно, такая асимметрия наблюдается в данных спутника Планк.
По мнению Паоло Natoli из Университета Феррара, Италия, в угловых масштабах больших чем шесть градусов на графике температуры по мультипольным моментам есть точка данных, которая находится за допустимыми пределами. В целом средняя кривая на начальном участке, построенная по фактическим данным, идет ниже предсказаний наилучших моделей. Другим примером является асимметрия средних температур на противоположных полушариях неба. На наличие асимметрии и холодного пятна уже намекнул предшественник Планка, НАСА WMAP. http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe
Также см. http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2016/10/aa26681-15.pdf
Вообще говоря, мне не понятно, в чем неверны данные предположения?
Новости науки: физика
