Физики ждут рождения новой элементарной частицы

Физики, работающие в коллаборации Belle, получили данные, которые могут свидетельствовать о рождении неизвестной элементарной частицы.

О своих наблюдениях ученые доложили на Международном симпозиуме по лептон-фотонным взаимодействиям при высоких энергиях в Гамбурге. Коротко их выступление представлено на портале Science News.

Исследователи анализировали данные, полученные на находящемся в Японии ускорителе KEK. В ходе эксперимента электорны и позитроны, или антиэлектроны (положительно заряженные "двойники" электронов), на огромных скоростях сталкивались друг с другом. При подобных столкновениях рождаются пары В-мезон и анти-В-мезон. Эти частицы очень быстро распадаются несколькими способами, порождая множество других частиц.

Ученых интересовали характеристики редкого типа распада В-мезонов и анти-В-мезонов, который происходит один раз на миллион распадов. При этом варианте распада В-мезон дает К-мезон и пару частица-античастица. Наряду с К-мезоном могут образовываться электрон и позитрон или мюон и антимюон. При этом в направлении, совпадающем с направлением движения К-мезона, образуется иное число число позитронов и антимюонов, чем в обратном направлении. Такая асимметрия объясняется особенностью слабых взаимодействий.

Сотрудники коллаборации Belle обнаружили, что наблюдаемая асимметрия больше предсказанной теорией. Ученые предположили, что разница объясняется рождением в ходе распада еще одной массивной короткоживущей частицы. Гипотетическая частица должна быть намного тяжелее исходного В-мезона (квантовая механика разрешает такой парадокс, так как новая частица практически сразу распадается).

Выводы физиков основаны на данных о 230 редких распадах В-мезона. Для окончательного подтверждения существования новой частицы ученым необходимо набрать большую статистику. В ближайшее время конструкция ускорителя KEK будет усовершенствована, что позволит получать большее число В-мезонов.

Обнаружение загадочной частицы может служить косвенным доказательством так называемой теории суперсимметрии, утверждающей, что у каждой элементарной частицы есть более тяжелый "напарник". На данный момент надежных экспериментальных подтверждений правомерности теории суперсимметрии не обнаружено.

В конце прошлого года явление, не поддающееся объяснению современной физикой, было зафиксировано на другом ускорителе - американском Тэватроне. Элементарные частицы мюоны рождались на существенном расстоянии от места столкновения протон-антипротонных пучков, причем характер их рождения отличался от предсказанного.