У ЦЕРН через 42 роки отримали свідчення надзвичайно рідкісного розпаду B⁰-мезона

10 листопада 2026 р. 18:03

10 листопада 2026 р. 18:03

Фізики колаборації LHCb на Великому адронному колайдері в ЦЕРН вперше отримали в рамках одного експерименту переконливі статистичні докази надзвичайно рідкісного розпаду нейтрального B⁰-мезона на мюон та антимюон. За розрахунками, таке перетворення відбувається приблизно один раз на 10 мільярдів розпадів відповідних частинок. Про це повідомив Європейський центр ядерних досліджень (ЦЕРН) 3 листопада 2026 року .

Пошук цього процесу тривав понад 40 років. Статистична значущість нового результату становить 3,2 сигми: для фізиків це свідчення існування процесу, але ще не остаточне відкриття. Представлена наукова робота доступна у вигляді препринта і на момент оголошення результатів не пройшла рецензування.

Деталі

Який розпад вдалося виявити

B⁰-мезон — короткоживуча частинка, що складається з кварка та антикварка. Один із них належить до сімейства важких b-кварків (beauty). У дослідженому розпаді утворюються мюон та антимюон. Мюони схожі на електрони, але значно важчі за них. Сам процес позначають як B⁰ → μ⁺μ⁻.

Стандартна модель фізики елементарних частинок передбачає надзвичайно низьку ймовірність такого перетворення. Тому виявити його серед величезної кількості інших подій, що реєструються під час зіткнень протонів, особливо складно. У 2015 році спільний аналіз даних LHCb і CMS вказував на цей розпад, однак подальші дослідження цього не підтвердили. Новий результат став першим свідченням, отриманим однією експериментальною установкою.

Після модернізації LHCb у 2024 році установка змогла збирати дані зі швидкістю, що вп’ятеро перевищує попередню. Вчені проаналізували зіткнення 2024–2025 років, покращили розпізнавання частинок і застосували алгоритми машинного навчання, щоб відокремити рідкісний сигнал від фонових процесів. За інформацією самої колаборації LHCb , нові дані показали значущість 3,0 сигма; після об’єднання з результатами вимірювань 2011–2018 років вона зросла до 3,2 сигма.

Чому результат ще не називають відкриттям

У фізиці елементарних частинок для заяви про відкриття нового процесу зазвичай потрібна статистична значущість не нижче п’яти сигма. Досягнуті 3,2 сигма достатні для серйозного підтвердження, але більша вибірка необхідна для незалежної перевірки та уточнення частоти розпаду.

У тій же роботі вчені уточнили параметри іншого, раніше спостережуваного рідкісного перетворення — розпаду Bₛ⁰-мезона на пару мюонів. Нові вимірювання обох процесів узгоджуються з передбаченнями Стандартної моделі . Ознак невідомих частинок або нової фундаментальної сили дослідження поки що не виявило.

Чому це важливо

Такі процеси допомагають перевіряти фізичні теорії на масштабах, які неможливо безпосередньо розглянути навіть за допомогою Великого адронного колайдера. Невідомі важкі частинки, якщо вони існують, можуть впливати на ймовірність рідкісних розпадів через квантові взаємодії. Значна розбіжність між виміряною та розрахованою ймовірністю могла б стати приводом для пошуку фізики за межами Стандартної моделі.

Дослідники образно називають цю область пошуків «зептовсесвітом»: один зептометр дорівнює 10⁻²¹ метра. Це позначення масштабу, а не назва виявленого світу. Нинішній результат не означає, що вчені знайшли нові частинки на такій відстані.

Наступний етап — накопичення даних і підвищення точності. Удосконалений LHCb продовжить вимірювання, а майбутні модернізації прискорювального комплексу мають збільшити доступну статистику. Поки що головний висновок полягає в тому, що надзвичайно рідкісний розпад B⁰-мезона став доступним для експериментального вивчення, хоча його спостереження ще належить підтвердити з більшою надійністю.

Джерело

Колаборація LHCb. Докази розпаду B⁰ на μ⁺ μ⁻ та вдосконалені вимірювання розпаду Bs⁰ на μ⁺ μ⁻. Препринт arXiv:2611.00230, 2026. DOI: 10.48550/arXiv.2611.00230. На момент публікації 3 листопада робота не пройшла незалежне рецензування.

ЦЕРН: LHCb знаходить докази розпаду частинки з імовірністю один до десяти мільярдів , 3 листопада 2026 року; повідомлення колаборації LHCb з деталями вимірювань , 3 листопада 2026 року.

Наука