Каон — частица-долгожитель по меркам микромира: живёт миллиардные доли секунды, прежде чем развалиться на более лёгкие частицы. В эксперименте KOTO в Японии ловят самые редкие варианты такого распада. Один из них — когда каон превращается в два нейтральных пиона и ещё одну частицу X, которая тут же распадается на два фотона (частицы света).

Стандартная модель — лучшая на сегодня карта мира элементарных частиц — не предсказывает такую частицу X. Но её существование допускают теории, которые пытаются объяснить, почему в нашей Вселенной так много вещества и почти нет антивещества. Частица X могла бы быть аксионоподобной — лёгкой, почти неуловимой, как призрак, проходящий сквозь стены из обычной материи.

Физики проанализировали данные, набранные в 2021 году. Искали следы X в диапазоне масс от 160 до 220 МэВ (это примерно в 200–300 раз тяжелее электрона). В области, где должен появиться сигнал, нашлись три события. Два из них легли рядом — будто указывая на массу около 177 МэВ. Но три события — это слишком мало, чтобы заявить об открытии: такой всплеск может быть случайной флуктуацией, игрой статистики.

Поэтому результат оформили как верхние пределы: вероятность распада каона с рождением X не превышает (1–20)×10⁻⁷ в зависимости от массы частицы. Это значит, что на миллиард распавшихся каонов приходится не больше одной-двух сотен таких событий. Заодно впервые искали распад каона на два пиона и два фотона без промежуточной частицы — и не нашли ни одного события, установив предел 1.69×10⁻⁶.

Следующий шаг — набрать больше данных. Если частица с массой около 177 МэВ действительно существует, она проявится в новых порциях распадов. Пока же это напоминает след на песке: может быть, его оставил невиданный зверь, а может — ветер.