Очень редкое событие

Физики из CERN сообщили, что они наблюдали случайное событие чрезвычайно редкого распада каона (K⁺→ π⁺νν^—).

Что, если шансы произошедшего события составляют примерно один на десять миллиардов? Это имеет место в случае распада положительно заряженной частицы, известной как каон, в другую положительно заряженную частицу, называемую пионом и пару нейтрино-антинейтрино.

Тем не менее, такое редкое событие, которое никогда не наблюдалось с уверенностью, — это то, что физики частиц действительно хотят получить.

Причина? Стандартная модель прогнозирует такие шансы как один на десять миллиардов с неопределенностью менее 10%. Таким образом, отклонение от этого предсказания, выявленное точным измерением распада, может быть ясным индикатором физики за пределами Стандартной модели.

На семинаре, который проходил недавно в ЦЕРНе, команда NA62 сообщает о возможном событии этого крайне редкого каонного распада, которое было найдено с использованием нового подхода.

Хотя это единственное событие не может использоваться для исследования физики за пределами Стандартной модели, оно демонстрирует, что подход работает хорошо и может быть применен для улавливания большего количества событий в следующем запуске сбора данных.

«Эксперимент NA62 представляет собой эксперимент по физике частиц в CERN с использованием протонного пучка 400 ГэВ от ускорителя Super Proton Synchrotron (SPS)», — говорят физики.

«Чтобы искать распады каонов, мы сначала создаем лучи, богатые каонами, пусками протонов высоких энергий из ускорителя SPS в бериллиевую мишень. Столкновение создает пучок около одного миллиарда частиц в секунду, из которых около 6% составляют каоны », — пояснили они. «Затем мы посылаем луч через детектор Черенкова, который положительно идентифицирует каоны из черенковского излучения, которое они производят».

«Кремниевый детектор затем определяет импульс каонов с временным разрешением 100 пикосекунд».

Устройство, помещенное внутри вакуумного резервуара, в свою очередь измеряет импульс заряженных дочерних частиц, в которые каоны распадаются, а другой черенковский детектор, называемый RICH, определяет тип частиц. Другие устройства, известные как калориметры, отбрасывают нежелательные фоновые события, создаваемые фотонами и мюонами.

При анализе данных, полученных в течение 2016 г., команда NA62 определила случайное событие распада положительно заряженного каона в положительно заряженный пион и пару нейтрино-антинейтрино, которое не обнаруживалось до сих пор.

Результат позволил физикам установить верхний предел относительной частоты или «разветвляющейся фракции» распада как 14 на 10 миллиардов.

Результат совместим со стандартным прогнозом, который составляет 8,4 на 100 млрд., но требуется больше данных для исследования теорий за пределами Стандартной модели, которые прогнозируют отклонения от значения Стандартной модели.