Стандартная модель остается фундаментальной теорией, описывающей элементарные частицы и основные взаимодействия: электромагнитное, слабое и сильное ядерные. Однако эта система до сих пор не учитывает гравитацию и природу темной материи. Поэтому поиск любых отклонений в поведении частиц — главная цель современной физики высоких энергий.
На Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРНе ученые сталкивают протоны на сверхвысоких скоростях, чтобы проверить точность существующих расчетов. В рамках эксперимента LHCb физики сфокусировались на редких распадах B-мезонов — нестабильных частиц, в состав которых входит b-кварк. Внимание исследователей привлек процесс распада B0 → K*0μ+μ–, так как он крайне чувствителен к влиянию потенциальных тяжелых частиц, еще не известных науке.
В ходе анализа данных, собранных в период с 2011 по 2018 год, ученые изучили около 650 миллиардов распадов B-мезонов. Выяснилось, что углы вылета продуктов распада, их энергетические характеристики и общая частота процесса заметно расходятся с прогнозами Стандартной модели. Статистическая значимость выявленной аномалии достигла четырех стандартных отклонений (один шанс из 16 000, что результат является случайностью). Хотя это значение еще не достигает «золотого стандарта» в пять сигм, необходимых для официального признания открытия, физики называют этот результат серьезным намеком на существование новой физики.
Гипотезу подтверждают данные независимого эксперимента CMS, которые, несмотря на меньшую точность, полностью согласуются с результатами LHCb. По мнению экспертов, аномалии могут быть вызваны существованием частиц, не описанных теорией, таких как лептокварки, сочетающие свойства кварков и лептонов.
На текущий момент теоретические расчеты не позволяют сделать окончательный вывод. Существует определенная неопределенность, связанная с процессами, которые крайне сложно рассчитать с абсолютной точностью, однако их совокупный вклад, согласно последним моделям, не способен полностью объяснить наблюдаемое отклонение.
В ближайшие годы точность исследований возрастет. С 2018 года детектор LHCb накопил в три раза больше данных, а к началу 2030-х годов объем статистики увеличится еще в 15 раз. Это позволит окончательно подтвердить открытие новой физики или скорректировать границы применимости Стандартной модели.
