20. septembra 2020
NA62

Testovanie Štandardného modelu pomocou zriedkavých rozpadov kaónov

Pred pár dňami sme písali o novom meraní „zlatého“ rozpadu nabitého kaónu na nabitý pión a neutríno-antineutrínový pár na experimente NA62 [1, 2], ktorého výsledok bol prezentovaný na konferencii ICHEP2020 [3]. Ako však platí pre väčšinu časticových experimentov, aj NA62 umožňuje merať viaceré rôzne procesy. Príkladmi ďalších analýz sú hľadanie rozpadov káonov zakázaných Štandardným modelom, pátranie po nových časticiach, či upresňovanie vybraných parametrov Štandardného modelu alebo jeho efektívnych teórií [4].

Do poslednej z vyššie spomenutých skupín patrí napríklad meranie zriedkavého rozpadu nabitého kaónu na nabitý pión a mión-antimiónový pár (mióny patria, podobne ako elektróny, medzi nabité leptóny a dalo by sa na ne pozerať ako na „ťažších bratrancov“ elektrónu a pozitrónu), na ktorého analýze som sa priamo podieľal. Tento rozpad je približne ticíckrát pravdepodobnejší ako „zlatý“ rozpad kaónu a z experimentálneho hľadiska sa líši najmä možnosťou zachytiť a zrekonštruovať všetky tri vzniknuté častice.

Hlavnou motiváciou merania parametrov vyšsie spomenutého procesu je ich následné porovnanie s parametrami „pridruženého rozpadu“ nabitého kaónu na nabitý pión a elektrón-pozitrónový pár. Podľa Štandardného modelu by merané vlastnosti (parametre) týchto dvoch procesov mali byť v rámci experimentálnych chýb buď rovnaké, alebo by sa mali líšiť len v dôsledku iných hmotností elektrónu a miónu. Tento princíp nazývame univerzalitou leptónovej vône (z angl. lepton flavour universality [5]). Potenciálne experimentálne vyvrátenie tohoto princípu by značilo prítomnosť fyziky za Štandardným modelom. Okrem merania spomenutých miónových a elektrónových módov sa v duchu pátrania po narušeniach univerzality leptónovej vône pohybujú aj analýzy rozpadov tzv. B mezónov na LHCb, ktoré vykazujú náznaky jej narušenia [6, 7, 8].

V rozpadoch nabitých kaónov na nabitý pión a dvojicu nabitých leptónov sa pozeráme na taký pár parametrov, označených jednoducho „a“ a „b“, ktorých hodnoty by podľa Štandardného modelu mali byť pre oba módy rovnaké. Tieto parametre boli v minulosti v elektrónovom procese merané na dvoch experimentoch – E865 v Brookhaven National Laboratory [9] a NA48/2 [10] (predchodca NA62), zatiaľčo z rozpadu produkujúceho mióny sme mali doposiaľ len jeden výsledok z experimentu NA48/2 s obmedzenou štatistikou [11].

Nový, zatiaľ iba predbežný, výsledok analýzy miónového procesu na experimente NA62, prezentovaný na konferencii ICHEP2020 [12], predstavuje doteraz najpresnejšie meranie parametrov tohoto rozpadu na svete. Porovnanie nového výsledku s predchádzajúcimi meraniami však nevykazuje žiaden náznak narušenia univerzality leptónovej vône. Z toho, samozrejme, nevyplýva, že narušená nie je. Maximálne sa dá povedať, že sa v študovaných procesoch v doteraz dosiahnutej presnosti meraní neprejavuje.

[Ľuboš]

[1] https://na62.web.cern.ch/
[2] https://vedator.space/hladanie-zlatych-rozpadov-v-experimente-na62/?fbclid=IwAR1mncPt3-FJHR5A6vWjN5FnXAjP6hQbYjq2Yvrx5neoqkL9bWc1oUp_9Vg
[3] http://ichep2020.org/
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Effective_field_theory
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Lepton#Universality
[6] https://arxiv.org/abs/1308.1707
[7] https://arxiv.org/abs/1411.3161
[8] https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3905677/, slides 13—16
[9] https://arxiv.org/abs/hep-ex/9907045
[10] https://arxiv.org/abs/0903.3130
[11] https://arxiv.org/abs/1011.4817
[12] https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3815686/

Pridaj komentár