Коллаборация LHCb, в состав которой входят сотрудники НГУ, опубликовала статью по результатам измерения угла смешивания электрослабых взаимодействий, или угла Вайнберга (θW). Это параметр, который характеризует относительные силы электромагнитного и слабого взаимодействий.
Слабый угол смешивания (угол Вайнберга) — один из основных параметров теории электрослабого взаимодействия Глэшоу — Вайнберга — Салама, выражающийся через отношение констант электромагнитного взаимодействия (величину заряда электрона) и слабого взаимодействия.
Квадрат синуса угла смешивания, sin2θWeff, был точно измерен на электрон-позитронном коллайдере LEP в ЦЕРН в 1990-х годах: изучался распад Z-бозона на пару лептонов (e+e-, μ+μ-, τ+τ-) или пару кварков, измерение асимметрии в направлении полета лептона от его заряда позволили определить значение sin2θWeff.
Этот параметр также исследовался на электрон-позитронном коллайдере SLC в SLAC путем измерения асимметрии в ориентации спина Z-бозона, рожденного с использованием поляризованного пучка электронов.
Полученные на коллайдерах LEP и SLAC результаты отличаются на 3,2 стандартных отклонения, что было интерпретировано некоторыми как свидетельство существования физики за пределами Стандартной модели.
По словам кандидата физико-математических наук, старшего преподавателя НГУ Павла Кроковного, разность результатов, полученных на LEP и SLAC, не является значимым отклонением:
— В физике (и других естественных науках) результаты измерений, как правило, содержат содержат неопределенность, которая носит статистический характер. В рамках статистики Гаусса можно говорить о вероятности того, где находится истинное значение. Интервал ± одной ошибки дает вероятность около 68%: это значит, что в примерно двух случаях из трех истинное значение будет лежать в этом диапазоне. Если увеличивать диапазон, то вероятность найти там истинное значение очень быстро приближается к 100%: две ошибки дают 95%, три — 99%. В физике элементарных частиц принято считать значимым отклонение, если оно превышает пять ошибок. Если же получен результат, отличающийся от предсказания от 3 до 5 ошибок — это считается только указанием на расхождение.
Измерения слабого угла смешивания проводились на коллайдерах Tevatron в лаборатории Ферми и LHC в ЦЕРН. Точность этих измерений ограничена знанием распределения партонов в протоне. В условиях, созданных на LHC, Z-бозон рождается в столкновениях быстрых валентных кварков и медленных виртуальных кварков. Детектор LHCb идеально подходит для этого измерения благодаря своим геометрическим характеристикам: направление быстрого кварка в нем определяется с точностью около 90%.
LHCb измерил асимметрию AFB в угловом распределении мюонов в распаде Z → μ+μ- в зависимости от инвариантной массы μ+μ-. Измеренное значение sin2θWeff, вытекающее из значения асимметрии, согласуется с предыдущими результатами LEP, SLD, Tevatron и LHC и является одним из самых точных из полученных на адронном коллайдере, однако, этого недостаточно для разрешения проблемы разницы в результатах измерений на LEP и SLD. Ожидается, что точность измерений будет повышаться по мере получения новых данных.
Павел Кроковный отмечает, что проведенные измерения являются важной задачей в деле проверки Стандартной модели:
— Есть два способа проверки Стандартной модели: поиск новых явлений (частиц, процессов, распадов) и прецизионные измерения параметров модели. Угол Вайнберга — одна из важных величин Стандартной модели, он определяет отношение масс W- и Z-бозонов (переносчиков слабого взаимодействия — прим.).
Анастасия Аникина
Фото: cern.ch
