На протяжении более 10 лет ученые знали, что очарованные мезоны, субатомные частицы, содержащие кварк и антикварк, могут существовать в виде смеси из своих частиц и античастиц. Однако впервые были найдены доказательства, что они могут переходить из одного состояния в другое. Эти поразительно точные измерения сделали британские ученые, работающие с Большим адронным коллайдером в ЦЕРН. Полученные данные помогут дать ответ на самые сложные вопросы физики частиц вне Стандартной модели.

В странном мире квантовой физики очарованные мезоны могут быть одновременно частицами и античастицами. Это состояние, известное как квантовая суперпозиция, приводит к появлению двух частиц с собственной массой — более тяжелой и более легкой версий частицы. Суперпозиция позволяет очарованному мезону осциллировать в античастицу и обратно, пишет Phys.org.

При помощи собранных во время запуска БАК данных, исследователи из Оксфордского университета измерили разницу массы этих двух частиц. Она составила 0.00000000000000000000000000000000000001 грамма или 1×10 в минус 38 степени грамма. Результат такой точности и достоверности возможен лишь в том случае, когда феномен наблюдают многократно.

В Стандартной модели существует только три типа частиц, которые могут превратиться в античастицы. Феномен смешивания впервые наблюдался в странных мезонах в 1960-х и в прелестных мезонах — в 80-х. До сих пор единственной из четырех других частиц, осциллирующих таким же образом, был странный-прелестный мезон (эксперимент состоялся в 2006 году).

«Что делает это открытие осцилляции в очарованном мезоне таким впечатляющим, это то, что в отличие от прелестных мезонов осцилляция здесь очень медленная и поэтому ее крайне сложно измерить за то время, которое требуется мезону на распад. Этот результат показывает, что колебания такие медленные, что большинство частиц распадется прежде, чем у них появится шанс на осцилляцию. Однако, мы смогли подтвердить открытие, поскольку БАК собрал очень много данных», — сказал профессор Гай Уилкинсон, руководитель научной группы.