Международная группа ученых, в том числе исследователи из Университета Бирмингема и Флорентийского университета, впервые наблюдали сверхредкий распад заряженного каона на пион и пару нейтрино-антинейтрино (K+ → π+νṽ). Результаты исследования, пресс-релиз которого опубликован на сайте Phys.org, подтверждены на уровне значимости в пять сигм и указывают на возможность существования Новой физики.
Этот распад предсказывается Стандартной моделью, которая объясняет взаимодействие элементарных частиц. Однако его вероятность крайне мала: всего один каон из десяти миллиардов распадается таким образом. Новое измерение этого процесса стало возможным благодаря эксперименту NA62, специально разработанному для наблюдения распадов этого типа.
Эксперимент проводится в ЦЕРН с использованием высокоинтенсивного протонного пучка, который сталкивается с неподвижной мишенью, производя пучок частиц, включая каоны. Детектор NA62 отслеживает продукты распада каонов за исключением нейтрино, которые фиксируются по недостающей энергии. Важным элементом эксперимента является точное измерение каждой частицы и подавление фоновых сигналов.
Новые данные, полученные в 2021-2022 годах, в сочетании с ранее опубликованными результатами за 2016-2018 годы, позволили улучшить точность наблюдений. Модернизация оборудования и методов анализа дала возможность увеличения интенсивности пучка на 30 процентов и ускорила сбор сигналов на 50 процентов.
Собранные данные показали, что доля каонов, распадающихся на пион и нейтрино, составляет примерно 13 на 100 миллиардов. Этот показатель соответствует предсказаниям Стандартной модели, но примерно на 50 процентов выше, что может указывать на присутствие новых частиц. Уровень значимости в пять сигм указывает на однозначное отличие от статистической случайности.
На данный момент эксперимент продолжается, и ученые планируют собрать больше данных для проверки гипотезы о новой физике за пределами Стандартной модели. В ближайшие несколько лет исследователи надеются подтвердить или исключить возможность существования новых частиц, которые влияют на этот процесс.