Странный Bs-мезон при распаде образует больше частиц, чем античастиц

Странный B⁰_s-мезон — довольно необычная частица, состоящая из b-кварка (прелестного) и s-кварка (странного). Самой выдающейся его чертой считается необычный распад на мюон-антимюонную пару.

Согласно новым данным, основанным на анализе результатов работы Большого адронного коллайдера и представленным коллаборацией LHCb, в ходе распада этих мезонов зарегистрировано нарушение CP-инвариантности. Это значит, что рождение частиц происходит несколько чаще, чем античастиц, причём вероятность такого нарушения превосходит пять сигм, то есть является статистически не менее достоверной, чем открытие бозона Хиггса.

Вид снизу (с пола пещеры) на LHCb, самый маленький из четырёх основных детекторов БАКа (здесь и ниже иллюстрации Anna Pantelia / CERN).

То, что при подобных распадах в конечном счёте образуется больше нормальных частиц, чем античастиц, немаловажно для объяснения причин наблюдаемого доминирования материи над антиматерией. Напомним: по современным взглядам, в момент возникновения Вселенной антиматерии должно быть столько же, сколько материи обычной. Следовательно, они (материя и антиматерия) взаимно аннигилировали, и сейчас мироздание должно быть заполнено фотонами — и никаких шансов на возникновение материи в привычном для нас виде, не говоря уже о формировании звёзд, планет и прочего, насущно необходимого для возникновения жизни в целом и человека в частности!

Как видно из простых неинструментальных наблюдений, на деле всё пошло как-то не так. Что-то предопределило доминирование материи над антиматерией, которой, по современным взглядам, во Вселенной чрезвычайно мало (барионная асимметрия Вселенной).

В этом смысле любой признак процессов, в которых материя образуется чаще антиматерии, весьма ценен: если мы обнаружим достаточные процессы такой природы, то сможем объяснить, почему антиматерии намного меньше материи, а следовательно, почему мы вообще возникли.

Увы, несмотря на то что в распаде странного B⁰_s-мезона теперь, несомненно, наблюдается такой перевес и мюоны при этом генерируются чаще антимюонов, говорить о том, что это всё объясняет, рано. Нет, это лишь часть объяснения. Ранее уже были найдены сходные отклонения для каонов (К-мезонов), а также нейтральных и заряженных B-мезонов, однако даже с этим четвёртым видом распадов, образующим больше частиц, чем античастиц, в теоретических моделях по-прежнему «остаётся» слишком много антиматерии — на порядки больше, чем требуется, чтобы Вселенная существовала в известном нам виде. Есть ещё что-то, какой-то иной, куда более эффективный механизм такого рода, которого мы пока не замечаем, — значит, физическая Стандартная модель в этом отношении по-прежнему неудовлетворительна.

Отчёт об исследовании вскоре появится в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН).