Спустя 40 лет CERN нашел свидетельство распада частицы, случающегося один раз на 10 миллиардов

Ученые CERN, работающие на эксперименте LHCb, объявили о получении свидетельства распада Bd → μ+μ− — процесса, который, по ожиданиям, происходит примерно один раз на 10 млрд распадов beauty-частиц. Используя данные 2024–2025 годов, исследователи получили значимость 3,0 стандартного отклонения, а при объединении с данными 2011–2018 годов — 3,2 σ, что превышает порог, принятый для свидетельства. По данным текста, это первый случай, когда один эксперимент дал достаточные свидетельства для столь редкого события.

В центре открытия — частица Bd, содержащая beauty-кварк и down-антикварк, которая может распадаться на пару мюонов. Результаты согласуются с предсказаниями Стандартной модели и помогают сузить пространство для новых частиц. Подобные редкие распады считаются «золотыми каналами» для поиска физики за пределами Стандартной модели, поскольку квантовые эффекты позволяют даже слишком тяжелым для прямого рождения на LHC частицам влиять на их вероятность. Ранее наблюдался родственный распад Bs → μ+μ−, а Bd примерно в 30 раз реже: Bs происходит около трех раз на миллиард распадов beauty-частиц.

Новый результат пока не является подтвержденным наблюдением: для этого требуется значимость 5 σ. Если будущие измерения достигнут такого уровня, Bd → μ+μ− станет самым редким когда-либо наблюденным распадом beauty-частицы. Ожидается, что HiLumi LHC начнет работу в 2030 году, а еще один крупный апгрейд LHCb запланирован на середину следующего десятилетия; вместе они могут увеличить скорость сбора данных еще в десять раз, что повысит чувствительность к неустановленным частицам.