У этой истории пока нет слова «открытие». Коллаборация LHCb впервые получила свидетельство распада нейтрального B-мезона на мюон и антимюон. По расчётам, такое событие приходится примерно на один из десяти миллиардов распадов. Совместный анализ новых и старых данных дал значимость 3,2 сигма, тогда как для открытия физики обычно ждут пяти.
Результат появился после более чем сорока лет поисков. Новая работа основана на измерениях Большого адронного коллайдера и уже выложена как препринт LHCb; сведения о ней опубликованы также на сайте эксперимента. Важная оговорка: измеренные значения пока совпадают с предсказаниями Стандартной модели.
Частица, которой почти никогда не удаётся распасться так
Нейтральный B0-мезон состоит из b-антикварка и d-кварка (для сопряжённой частицы — наоборот). Он живёт всего около полутора триллионных долей секунды. В искомом процессе частица исчезает, оставляя после себя два мюона — тяжёлых родственников электронов.
Почему их так трудно поймать? Стандартная модель предсказывает для этого распада вероятность около одной десятимиллиардной. Большинство B0-мезонов распадается иначе, и их следы образуют фон. Исследователи ищут в данных не саму короткую жизнь мезона, а характерную пару мюонных следов и проверяют, не объясняется ли она обычными процессами.
Что увидел детектор
LHCb регистрирует продукты столкновений протонов. В новом анализе использовали данные, собранные в 2024 и 2025 годах после обновления детектора: 18 обратных фемтобарн при энергии 13,6 ТэВ. Более точное различение частиц и машинное обучение помогли отсеять фон, за которым раньше мог скрываться редкий распад.
Новые данные сами по себе дали свидетельство процесса на уровне выше трёх сигма. Когда команда добавила результаты прежних периодов работы коллайдера, оценка выросла до 3,2 сигма. Такая комбинация усиливает вывод, но не превращает его в доказательство: независимые наборы данных не отменяют статистическую неопределённость.
Ещё один результат LHCb
В той же работе физики уточнили данные о распаде родственного Bs0-мезона на два мюона. Этот процесс встречается чаще, чем распад B0, и сигнал по нему уже был известен. Теперь коллаборация сообщает о самых точных на сегодня измерениях вероятности такого распада и его эффективного времени жизни.
Последний показатель описывает, как со временем убывает число распадающихся частиц. Вместе с вероятностью распада он помогает проверить расчёты Стандартной модели с двух сторон. По результатам LHCb, оба измерения ей не противоречат. Речь не о новой частице, а о более точной проверке уже известной физики.
Почему три сигмы — не пять
В статье LHCb оценил вероятность распада B0 на пару мюонов как 1,26 × 10−10. Ошибка пока велика: основная её часть связана со статистикой. Предсказание Стандартной модели составляет 1,03 × 10−10. Разница между числами невелика по сравнению с неопределённостью, поэтому оснований говорить о расхождении с теорией пока нет.
«Три сигмы» означает, что сигнал уже трудно списать на случайность, но порог принятого в физике открытия — пять сигма. До него нужны новые данные и повторная проверка. Результат может укрепиться, а может и ослабнуть. Сигма здесь описывает, насколько наблюдаемые данные похожи на флуктуацию фона в выбранной статистической модели. Это не вероятность того, что частица существует, и не шанс ошибки теории. Поэтому LHCb говорит о свидетельстве, а не об открытии. Даже после достижения пяти сигма результат ещё проверяют другими измерениями.
Причём здесь «зептовселенная»
Так называют область очень малых масштабов, где физики надеются обнаружить косвенное влияние неизвестных частиц. Редкий распад удобен для такой проверки: новая частица может изменить его вероятность, даже если коллайдер не способен создать её напрямую. Но в нынешней работе никакую новую частицу не нашли. Не обнаружили и тёмную материю.
Пока LHCb получил аккуратный, но предварительный сигнал процесса, который искали с 1984 года. Он согласуется с известной физикой и даёт исследователям точку отсчёта для следующих измерений. За громким названием «зептовселенная» стоит именно это: надежда проверить, не скрывает ли редкое поведение частиц чего-то ещё.