Ученые-физики из Европейской организации ядерных исследований CERN, работающие с Большим адронным коллайдером (БАК), зарегистрировали и экспериментально подтвердили существование одного из самых редких видов распада частиц в природе.
Существование такого вида распада наносит сокрушительный удар по теории суперсимметрии, которая является расширением Стандартной физической модели и которая, по мнению ее последователей, может объяснить существование некоторых физических явлений, таких как гравитация, темная энергия и темная материя.
С момента ввода в обиход теории суперсимметрии и до настоящего времени эта теория являлась лишь только неподтвержденной физической гипотезой. И как обычно в таких ситуациях, ученые уже давно искали пути для того, чтобы подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. Одним из таких путей, по мнению ученых, является распад Bs-мезона, частицы, состоящей из прелестного кварка (beauty quark) и странного антикварка (strange anti-quark). Распад Bs-мезона, в результате которого получаются мюон и анти-мюон, частицы, напоминающие очень тяжелые электроны, является очень редким видом распада, теоретическая возможность которого была предсказана уже достаточно давно. Но экспериментального подтверждения существования такого вида распада не удавалось получить до последнего времени.
Впервые в истории науки распад Bs-мезона удалось зарегистрировать датчиком эксперимента LHCb (LHC beauty), одним из гигантских датчиков частиц, установленных на 27-километровом кольце Большого адронного коллайдера. Коллайдер ускоряет лучи протонов почти до скорости света и сталкивает два разогнанных луча лоб в лоб. Столкновения протонов производят ливень частиц, среди которых иногда возникают Bs-мезоны. Bs-мезон является очень нестабильной частицей и распадается почти сразу же после образования. Но времени существования Bs-мезона оказывается достаточно для того, чтобы датчик LHCb успел зарегистрировать эту частицу. Распадаясь, Bs-мезон рождает новые частицы и крайне редко, один на 300 миллионов раз, Bs-мезон распадается на мюон и антимюон.
Команда ученых CERN проанализировала данные огромного количества столкновений протонов, собранные датчиками эксперимента LHCb. В этом громадном объеме данных ученым удалось разыскать следы распада Bs-мезона на два мюона. Существование этого вид распада прекрасно вписывается в Стандартную физическую модель, но с точки зрения теории суперсимметрии он абсолютно невозможен.
«Регистрация этого очень редкого вида распада является тем, что заставило полностью упасть духом наших коллег, которые являются приверженцами теории суперсимметрии» — заявил профессор Вэл Гибсон (Professor Val Gibson) из Кембриджского университета.