Исследователи эксперимента NA62 в CERN впервые наблюдали очень редкий распад каона — вида мезонов с одним странным антикварком и одним u- или d-кварком — на пион и два нейтрино. Такой процесс очень чувствителен к отклонению от теоретических предсказаний, а значит, его потенциально можно использовать для поиска физики за пределами Стандартной модели.

Об открытии исследователи сообщили на конференции ICHEP 2020, прошедшей онлайн.

Стандартная модель описывает фундаментальные силы, которые управляют процессами во Вселенной. Это очень успешная теория, но есть несколько явлений, которые эта теория не способна объяснить. Это касается, например, природы темной материи и дисбаланса между количеством вещества и антивещества во Вселенной.

Чтобы описать эти процессы, ученые уже давно ищут физику за пределами Стандартной модели — так называемую Новую физику. Измерения ультра-редких процессов распада могут стать ключом к этому. Все благодаря тому, что такие процессы очень чувствительны к отклонению от существующей теории, поэтому пристальное их исследование может позволить подтвердить некоторые предсказания теории Новой физики.

Ранее исследователи создали эксперимент NA62 специально для измерения ультра-редких распадов каонов, создаваемых уникальным высокоинтенсивным пучком протонов ускорительного комплекса CERN. Каоны создаются в результате столкновения высокоэнергетических протонов из синхротрона SPS со стационарной бериллиевой мишенью. После столкновения возникает пучок вторичных частиц, который содержит почти миллиард частиц, около 6% из которых являются каонами. Основная цель NA62 — точно измерить, как заряженный каон распадается на пион и пару нейтрино — антинейтрино.

В новом исследовании авторы смогли получить первые веские доказательства такого распада каона. Дальнейшее изучение этого процесса позволит физикам найти отклонения от Стандартной модели, если они существуют. Новое измерение имеет точность в 30%, и на сегодня это самый точный анализ распада каона. Результат согласуется с математическим ожиданием Стандартной модели, но все же оставляет место для существования новых частиц, не описываемых теорией. Таким образом, для получения окончательного подтверждения исследователям необходимо провести еще ряд экспериментов.