Вы один из авторов этой статьи? Напишите нам с рабочей или университетской почты, указав arXiv ID этой статьи, и мы подтвердим вас и дадим доступ к редактированию этой страницы.
Вы автор работы и видите, что мы что-то упустили или поняли неточно? Напишите нам: тема письма уже содержит номер статьи. Мы прочитаем, учтём и поправим разбор.
Физики измерили, как B-мезон превращается в мюон и нейтрино, и поставили новые ограничения на неуловимые частицы.
📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.
Внутри ускорителя частицы сталкиваются, и на короткий миг рождается B-мезон — тяжёлая частица, живущая меньше миллиардной доли секунды. Обычно она распадается на множество осколков, но иногда превращается всего в две частицы: мюон и нейтрино. Этот редкий путь похож на лотерею, где выигрышный билет выпадает один раз на два миллиона тиражей.
Физики на установках Belle и Belle II собирали данные много лет, чтобы поймать такие события. Они искали мюоны, вылетающие из точки столкновения, и по их энергии вычисляли, сколько энергии унесло невидимое нейтрино. Оказалось, что вероятность распада составляет (4.4 ± 1.9 ± 1.0) × 10⁻⁷ — это означает, что из десяти миллионов B-мезонов лишь около четырёх распадаются таким образом. Точность пока невелика, но это самый строгий результат на сегодня.
Нейтрино почти не взаимодействует с веществом: чтобы остановить его, нужна свинцовая плита толщиной в световой год.
Полученное число накладывает ограничения на теории, где существуют дополнительные типы бозонов Хиггса — частиц, отвечающих за массу. Кроме того, учёные искали стерильные нейтрино — гипотетические частицы, которые вообще не участвуют в слабом взаимодействии. Такие частицы могли бы уносить энергию, меняя картину распада. Сигнала не нашли, но установили новые пределы на их свойства: если стерильные нейтрино с массой до 1,5 ГэВ существуют, то смешиваются с обычными нейтрино крайне слабо.
Исследование также уточнило другой распад B-мезона, где вместо мюона рождается электрон или мюон вместе с другими частицами. Там вероятность выше — около 2,7 × 10⁻⁴, и измерение согласуется с предсказаниями Стандартной модели. Всё вместе напоминает просеивание песка в поисках золотых крупинок: большинство событий — обычный фон, но редкие всплески рассказывают о глубинных законах микромира.
We report a measurement of the branching fraction for the leptonic decay $$B^+\to\mu^+ u_\mu$$. This work presents the first $$B^+\to\mu^+ u_\mu$$ result using Belle~II data, an updated Belle measurement that supersedes the previous result, and their combination, which yields the most precise search to date. The analysis is based on $$1076\,\mathrm{fb}^{-1}$$ of $$e^+e^-$$ collision data collected at a center-of-mass energy of $$10.58\,\mathrm{GeV}$$ with the Belle and Belle~II detectors at the KEKB and SuperKEKB colliders, respectively. We measure $$\mathcal{B}(B^+\to\mu^+ u_\mu)=(4.4\pm1.9\pm 1.0)\times10^{-7}$$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. The observed significance relative to the background-only hypothesis is 2.4 standard deviations. We set a 90\% confidence level upper limit of $$\mathcal{B}(B^+\to\mu^+ u_\mu)<6.7\times10^{-7}$$ using a frequentist approach and a 90\% credibility level upper limit of $$\mathcal{B}(B^+\to\mu^+ u_\mu)<7.2\times 10^{-7}$$ using a Bayesian approach. These are the most stringent limits to date. The result is interpreted as an exclusion region in the parameter space of type~II and type~III two-Higgs-doublet models. We search for stable sterile neutrinos with masses $$m_N\in[0,1.5]\,\mathrm{GeV}$$. No signal is observed, and the resulting exclusion on the squared mixing parameter $$|U_{\mu N}|^2$$ provides improvement over previous limits. We report a measurement of the partial branching fraction of semileptonic $$B\to X_u\ell u_\ell$$ decays with $$p_\mu^B>2.2\,\mathrm{GeV}$$, obtaining $$\Delta\mathcal{B}(B\to X_u\ell u_\ell)=(2.72\pm0.05\pm0.29)\times10^{-4}$$. We present a model-dependent study of weak annihilation decays using the muon momentum spectrum. We observe a signal of 2.4 standard deviations above the background-only hypothesis in regions where the distribution resembles that of $$B\to X_u\ell u_\ell$$ decays.