Стандартная модель физики Вселенной пошатнулась
Учёные НИИ Ядерной физики МГУ в составе крупнейшей международной группы ATLAS приняли участие в поисках распадов фундаментальных частиц Z-бозонов, нарушающих сохранение ароматов заряженных лептонов.
Полученные результаты превосходят лучшие пределы, установленные на большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) более двух десятилетий назад. Понимание взаимодействий фундаментальных частиц вне Стандартной модели физики поможет лучше узнать, как появилась наша Вселенная.
Результаты исследования опубликованы 1 июля в журнале Nature Physics.
В Стандартной модели физики элементарных частиц лептоны являются бесструктурными частицами материи и подразделяются на три поколения (аромата). Лептоны разных ароматов обладают одинаковыми свойствами, за исключением их масс. В Стандартной модели предполагается, что количество лептонов каждого поколения сохраняется во взаимодействиях. Такое сохранение известно как сохранение лептонного аромата.
Однако наблюдение осцилляций ароматов нейтрино (нейтральных лептонов) продемонстрировало, что нейтрино имеют массу, а в слабых нейтринных взаимодействиях лептонный аромат не сохраняется. В то же время нет экспериментальных доказательств того, что нарушение лептонного аромата происходит также и во взаимодействиях между заряженными лептонами, и наблюдение такого явления было бы явным признаком существования новых частиц или нового типа взаимодействий, выходящих за рамки Стандартной модели.
ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) – крупнейший международный эксперимент по поиску частиц вне Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает строение нашей Вселенной и взаимодействие тел в ней.
В рамках эксперимента ATLAS на Большом адронном коллайдере с помощью трекового детектора переходного излучения (TRT), созданного при участии сотрудников НИИ Ядерной физики МГУ, учёные занимались поиском распадов Z-бозонов, нарушающих сохранение лептонных ароматов.
«Проведены поиски распадов Z-бозонов, рождающихся в протон-протонных взаимодействиях, на два лептона с противоположными электрическими зарядами и разными ароматами: тау-лептон (τ) и электрон (e) или мюон (μ). «Сигналов от таких распадов не было найдено и были установлены верхние пределы на их вероятности: менее 8,1 × 10–6 (Z→eτ) и 9,5 ×10–6 (Z→μτ) на уровне достоверности 95%. Эти результаты превосходят лучшие пределы, установленные на большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) более двух десятилетий назад», - рассказал Леонид Гладилин, зав. лабораторией тяжёлых частиц и резонансов НИИ ядерной физики МГУ, профессор кафедры квантовой теории и физики высоких энергий МГУ, один из авторов работы.
НИИЯФ МГУ участвует в работе эксперимента АТЛАС с момента его образования. Сотрудники НИИЯФ внесли большой вклад в построение и эксплуатацию трекового детектора переходного излучения (TRT). Данные этого детектора использовались для реконструкции треков электронов, мюонов и продуктов распадов тау-лептонов. Также данные TRT использовались для идентификации электронов.
В группу учёных, участвующих в эксперименте ATLAS от МГУ входят – заведующий лабораторией НИИЯФ МГУ Леонид Гладилин, старшие научные сотрудники НИИЯФ МГУ Виктор Крамаренко, Наталья Короткова, Сергей Сивоклоков, аспиранты физического факультета МГУ Олег Мешков, Виктор Синетский, и профессор физического факультета МГУ Лидия Смирнова.
