Ученые проверили универсальную истину физики элементарных частиц
Исследователи проверили универсальность τ- и μ-лептонных взаимодействий в распадах W-бозонов с помощью детектора ATLAS
Наше понимание элементарных частиц — строительных блоков Вселенной — и электромагнитных, слабых и сильных ядерных фундаментальных сил, действующих между ними, сформулировано в стандартной модели физики элементарных частиц.
В теории электроны, мюоны и τ-лептоны представляют три разновидности (или аромата) электрически заряженных элементарных частиц, известных как лептоны. Стандартная модель предполагает, что сила связи между лептонами и частицами, которые опосредуют слабое взаимодействие, известное как «W» или «Z» электрослабые калибровочные бозоны, не зависит от лептонного аромата.
Этот давний принцип, известный как универсальность лептонных ароматов, недавно был поставлен под сомнение в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере.
Сотрудничество ATLAS на БАК изучило, верна ли эта «универсальная истина» для мюона и τ-лептона, примерно в полумиллионе протон-протонных столкновений, зарегистрированных детектором ATLAS на Большом адронном коллайдере.
Изучая распады W-бозонов на τ-лептоны и мюоны и измеряя соотношение скоростей их распадов, авторы смогли сделать вывод, что слабое взаимодействие одинаково взаимодействует с обоими типами лептонов.
Этот результат коллаборации ATLAS является наиболее точным измерением на сегодняшний день, почти вдвое превышающим точность, полученную в экспериментах на предшественнике Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе — Большом электронно-позитронном коллайдере (LEP).
«Измерения на LEP показали, что может существовать различие между распадами лептонов разных типов. Этот интригующий намек на отклонение от стандартной модели не подтверждался уже около 20 лет. Хотя наши последние измерения не подкрепляют результаты LEP, было интересно найти новый и удивительно точный способ проверить это, используя мощность Большого адронного коллайдера» — говорят ученые.
Тесты фундаментальных теоретических предположений в настоящее время являются горячей областью исследований в физике элементарных частиц. Недавние результаты эксперимента и очень точные измерения мюонов дало новые намёки на то, что лептоны могут вести себя не так, как предсказывают теории.
Исследование было опубликовано в Nature Physics.