Эксперимент в ЦЕРНе может привести к новой физике, объясняющей темную материю

Ученые из ЦЕРНа сообщили о своих первых значительных доказательствах ультра-редкого процесса, предсказанного теорией. Это открывает путь для поиска путей новой физики, которые могли бы объяснить темную материю и другие тайны Вселенной.

Сообщество CERN NA62, которое частично финансируется Советом по научно-техническим средствам Великобритании (STFC) и включает в себя ряд британских ученых, представило на конференции ICHEP 2020 в Праге первые значительные экспериментальные доказательства ультра-редкого распада заряженного каона на заряженный пион и два нейтрино (т. е. K+ → π+νν).

Процесс распада важен в передовых физических исследованиях, потому что он очень чувствителен к отклонениям от теоретических предсказаний. Это одна из самых интересных вещей, которые нужно наблюдать для физиков, ищущих доказательства в поддержку альтернативной теоретической модели в физике элементарных частиц.

Профессор Марк Томсон, физик элементарных частиц и исполнительный председатель STFC, пояснил, что точные измерения этого процесса могут привести к новой физике, выходящей за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц, разработанной в 1970-х годах:

«Стандартная модель описывает фундаментальные силы и строительные блоки Вселенной. Это весьма успешная теория, но есть несколько тайн Вселенной, которые Стандартная модель не объясняет, таких как природа темной материи и происхождение дисбаланса материи и антивещества во Вселенной. Физики искали теоретические расширения Стандартной модели. Измерения ультра-редких процессов открывают захватывающий путь для изучения этих возможностей в надежде открыть новую физику, выходящую за рамки Стандартной модели».

 

Эксперимент NA62 был разработан и построен со значительным вкладом Великобритании специально для измерения этих ультра-редких распадов каонов из каонов, произведенных уникальным высокоинтенсивным протонным пучком, предоставленным ускорительным комплексом ЦЕРНа. Основная цель NA62-точно измерить, как заряженная частица каона распадается на пион и нейтрино-антинейтринную пару.

«Этот процесс распада каона называют „золотым каналом“ из-за того, что он одновременно сверхредкий и прекрасно предсказан в Стандартной модели. Это очень трудно уловить и имеет реальные перспективы для ученых, ищущих новую физику», — объяснила профессор Кристина Лаццерони, физик элементарных частиц из Бирмингемского университета и представитель NA62. — «Это первый раз, когда мы смогли получить значительные экспериментальные доказательства этого процесса распада. Это волнующий момент, потому что это фундаментальный шаг к захвату точного измерения распада и выявлению возможных отклонений от Стандартной модели.

— В свою очередь, это позволит нам найти новые пути понимания нашей Вселенной. Инструменты и методы, разработанные в эксперименте NA62, приведут к следующему поколению экспериментов по распаду редких каонов".

На заглавном фото: Эксперимент NA62 имеет длину 270 метров и включает в себя 120-метровый вакуумный резервуар, показанный здесь, в котором размещены несколько детекторов частиц. (Примечание: ось эксперимента-прямая линия, изгиб резервуара-оптический эффект фотографии.). Фото: ЦЕРН