ATLAS представил новые измерения CP-нарушающей фазы φs

Среда, 29 января 2020

Эксперимент ATLAS, который проводится на Большом адронном коллайдере (БАК), опубликовал новые результаты измерения CP-нарушающей фазы φs. Точность измерения сопоставима с ранее опубликованными результатами LHCb. Результат находится в согласии с предсказаниями Стандартной модели физики элементарных частиц (СМ).

Прецизионные измерения распадов прелестных адронов – прекрасная возможность для проверки предсказаний СМ. Гипотетические частицы Новой физики (НФ) могут вносить небольшой вклад в амплитуду распада, а значит влиять на его вероятность. Ожидается, что НФ заметно нарушает CP-четность, что приводит к некоторому различию распадов частиц и соответствующих античастиц, поэтому исследование CP-нарушающих наблюдаемых для распадов частиц, содержащих тяжелые c- и b-кварки, представляет особенный интерес. Одной из таких наблюдаемых является фаза φs, которую можно извлечь, исследуя распад Bs0→J/ψK+K. В СМ фаза φs зависит только от элементов матрицы кваркового смешивания. Она отлично рассчитывается теоретически и должна быть равна – 0,037 ± 0,001. Точность экспериментальных измерений значения фазы φs постоянно улучшается. Мы уже писали об измерениях  фазы φs в эксперименте LHCb на БАК. Недавно сопоставимые по точности результаты представил и эксперимент ATLAS.

Для определения фазы φs, а также других параметров, характеризующих распад Bs0→J/ψK+K, экспериментаторы выделили более 450 тысяч событий-кандидатов и провели анализ углов разлета образовавших частиц в каждом событии в зависимости от времени, прошедшего с момента образования Bs0-мезона. Для определения начального аромата прелестного мезона (Bs0 или анти-Bs0) применялись методы таггирования, которые использовали информацию о дополнительных лептонах или струях, образовывающихся в событиях-кандидатах распадов Bs-мезонов. Если объединить результаты измерений фазы φs в эксперименте ATLAS для всех периодов работы БАК (7, 8 и 13 ТэВ), то измеренное значение фазы составит φs = – 0,087 ± 0,037стат ± 0,019сист, что согласуется с предсказаниями СМ. Одновременно с измерением φs извлекается и разница ширин массовых состояний Bs-мезона (ΔГs), теоретическое значение для которой рассчитывается с меньшей точностью, чем для φs. Обычно приводятся 1σ-контуры для пары этих наблюдаемых. На рисунке 1 показаны текущие измерения ΔГs и φs из распадов Bs-мезонов Bs0→J/ψK+K в экспериментах на БАК, а также предсказания СМ.

Из рисунка 1 видно, что точность измерения φs может быть значительно улучшена в ближайшее время. Так ожидается, что эксперимент CMS, обработав статистику, набранную в ходе второго этапа работы БАК, может претендовать на точность лучше, чем текущие результаты LHCb и ATLAS. Не сказал еще своего последнего слова и LHCb – данные 2017-2018 годов еще анализируются.

В заключение следует отметить, что сотрудники Отделения физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ принимают активное участие в работе всех упомянутых экспериментов на БАК.

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт