При наблюдениях за распадами очарованных мезонов обнаружены признаки нарушения СР-инвариантности

Обрабатывая данные эксперимента LHCb, в котором, помимо прочего, изучаются распады нейтральных D-мезонов на пары пионов и каонов, физики получили первое экспериментальное свидетельство прямого нарушения комбинированной чётности в системе частиц, содержащих очарованные кварки.

На проходящем в Париже симпозиуме Hadron Collider Physics сотрудники коллаборации LHCb представили первые свидетельства нарушения CP-инвариантности в распадах очарованных мезонов.

Напомним: нарушением CP-инвариантности (комбинированной чётности) называют свойство законов физики, которые оказываются неинвариантными относительно операции зеркального отражения с одновременной заменой всех частиц на античастицы. Сама аббревиатура CP расшифровывается как произведение двух упомянутых симметрий — зарядового сопряжения C, превращающего частицу в её античастицу, и чётности P, создающей зеркальное отображение системы.

CP-инвариантность играет важную роль и в физике частиц, и в космологии, где несоблюдение симметрии относится к так называемым условиям Сахарова, при выполнении которых возможно создание дисбаланса между материей и антиматерией во Вселенной. В 1964 году эффект нарушения CP-инвариантности был зарегистрирован экспериментально, в ходе наблюдений за распадами нейтральных каонов. Через пятнадцать лет авторы этой работы американские учёные Джеймс Уотсон Кронин и Вал Логсден Фитч получили Нобелевскую премию по физике.

Детектор LHCb, установленный на Большом адронном коллайдере, ориентирован на изучение B-мезонов — частиц, которые содержат прелестный b-кварк. Новое исследование, однако, посвящено «непрофильным» для LHCb распадам нейтральных D0-мезонов, состоящих из очарованного c-кварка и верхнего u-антикварка.

Распределение инвариантной массы пар каонов K+K и пионов π+π, регистрируемых в эксперименте. Пик распределений приходится на 1 865 МэВ/с2 — массу D0-мезона. (Иллюстрация LHCb Collaboration.)

Исходные частицы и античастицы — D0- и D0-мезоны, последние из которых содержат, как несложно догадаться, c-антикварк и u-кварк, — физики получали в распадах вида D*+ → D0 + π+ и D*–D0 + π, где π — пионы. На следующем этапе эксперимента рассчитывалась величина CP-нарушающей асимметрии ACP — разность распадных ширин (грубо говоря, вероятностей распадов), соответствующих одинаковым конечным состояниям у D0- и D0-мезонов. Такая работа была проделана для двух конечных состояний, пары каонов K+K и пары пионов π+π.

Чтобы обеспечить надёжность результата, его слабую зависимость от характеристик детектора и особенностей методики измерений, сотрудники LHCb вычислили разность значений ACP, отвечающих парам K+K и π+π. Этот параметр, ΔACP, оказался равен [–0,82 ± 0,21 (стат.) ± 0,11 (сист.)]%.

Высокое значение ΔACP как раз и говорит о том, что CP-инвариантность нарушается в распадах типа D0 → K+K и D0 → π+π. Если будущие проверки не докажут ошибочность измерений, теоретикам придётся «встраивать» полученный результат в Стандартную модель физики частиц, которая предсказывает меньшие величины ΔACP, или привлекать для его объяснения какие-то новые гипотезы.

Стоит отметить, что расчёты ΔACP основаны на данных, объём которых соответствует интегральной светимости в 580 обратных пикобарнов. «Мы обработали лишь около 60% всей накопленной в этом году информации, — сообщает представитель LHCb Пьерлуиджи Кампана (Pierluigi Campana). — В ближайшее время мы завершим анализ и приступим к проверке».

Подготовлено по материалам Европейской организации по ядерным исследованиям.

16 Ноября 2011, 4:45    Den    3536    0

Нет комментариев.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.