| Аннотация |
Несмотря на несомненные успехи Стандартной модели (СМ) в описании процессов в физике элементарных частиц и космологии и ее подтверждение во всех экспериментальных проверках, она содержит ряд существенных непоправимых недостатков: ультрафиолетовые расходимости, проблему тонкой подстройки (fine tuning) параметров, отсутствие ряда необходимых ингредиентов существования Вселенной и, наконец, необоснованную произвольность в выборе калибровочных групп, симметрий, поколений фермионов, безразмерных констант. Эти недостатки столь существенны, что не оставляют сомнений в существовании более фундаментальной теории с дополнительными, не описываемыми СМ эффектами. Поиск проявлений более фундаментальной теории (Новой физики, НФ) является самой актуальной задачей последних десятилетий.
Основная задача Проекта - поиск Новой физики в редких распадах B-мезонов. Такие процессы часто обусловлены петлевыми диаграммами, а значит, потенциально чувствительны к вкладу в петли тяжелых частиц вне СМ, изменяющих вероятности распадов или их кинематику. В частности, будет выполнен поиск распадов B-мезонов в конечные состояния с недетектируемыми частицами. Помимо нейтрино таковыми могут быть частицы темной материи или другие частицы вне СМ, например, стерильное нейтрино, аксион или легчайшая суперсимметричная частица (LSP). Вероятность процессов с нейтрино в рамках СМ можно надежно вычислить, таким образом отклонения от ожиданий практически однозначно указывают на НФ. Эксперименты на B-фабриках являются самыми подходящими для таких исследований. Регистрируемые события очень чистые - в них присутствуют только частицы от распадов двух B-мезонов; фоновые процессы малы; начальная кинематика известна; детектор герметичен (покрытие - 92% телесного угла). Для многих конечных состояний B-фабрики являются единственным местом, где возможны подобные измерения.
В рамках Проекта будет выполнено изучение редких распадов B_s-мезонов в процессе Upsilon(5S) → B_s* B_s*-bar, используя тагирование вторым B_s-мезоном в событии, реконструируемым в адронных распадах. Тагирование восстановленным B_s-мезоном подавляет фоновые процессы и позволяет измерить импульс исследуемого B_s-мезона, используя законы сохранения энергии-импульса. Это дает возможность идентифицировать исследуемый распад даже в случае потерянных частиц. В рамках проекта будут измерены следующие распады: B_s → nu nu-bar; B_s → phi (eta’, eta, gamma) nu nu-bar; B_s → tau+ tau-, а также полулептонные распады.
Еще одна задача Проекта - инклюзивное восстановление редких адронных распадов b → s gluon или b → u с полным тагированием вторым B0 или B+ мезоном в событии. Тагирование гарантирует, что в событии есть два B-мезона, причем все зарегистрированные частицы однозначно приписаны одному их них. Для выделения в сигнальном B-мезоне, собранном как комбинация зарегистрированных K, pi мезонов и фотонов, вклада именно b → s gluon или b → u диаграмм будет применено вето на присутствие очарованных мезонов в комбинациях подмножества частиц из сигнального B-мезона. Ожидается, что на полной статистике эксперимента Belle будет восстановлено около 1300 B+ B- и 500 B0 B0bar пар, когда один из B-мезонов восстановлен по тагирующей моде, а второй собран инклюзивно с чарм вето. Это позволит с точностью 1% вычислить вероятность распада b → s gluon. Измеренная вероятность дает независимое измерение элемента матрицы V_ts и ограничение на массу заряженного хиггсовского бозона в суперсимметричных расширениях СМ. Кроме того, будет измерено CP-нарушение в инклюзивных распадах b → s gluon.
Сотрудники Проекта имеют богатый многолетний опыт работы с данными экспериментов Belle и Belle II. Ими разработан метод тагирования B-мезонов полным восстановлением второго мезона в событии в его распадах по адронным каналам с высокой эффективностью, оптимизированный методами машинного обучения. Кроме того, сотрудники Проекта внесли существенный вклад в создание эксперимента Belle-II, построив систему регистрации мюонов и K_L мезонов в этом эксперименте.
|
