
Коллаборация LHCb измерила новым способом вероятность превращения прелестного b-кварка в u-кварк —
загадочного процесса, для которого разные эксперименты сильно расходятся друг с другом.
Новое измерение четко отдает предпочтение одному из прошлых измерений, однако до полного решения загадки пока далеко.
Результаты опубликованы 
в журнале Nature Physics и находятся в свободном доступе.
Слабое взаимодействие элементарных частиц — это единственная сила в нашем мире, способная менять тип
кварков. Благодаря нему, например, горит Солнце. Этот жизненно важный процесс протекает из-за того, 
что в столкновении двух протонов в солнечных недрах u-кварк превращается в d-кварк, что приводит
к образованию дейтрона.
Кроме того, слабые взаимодействия делают мир проще; если бы не они, ядра бы содержали 
не только протоны и нейтроны, но и другие адроны, составленные из тяжелых кварков. 
Мы избавлены от такой безумной сложности мира лишь благодаря тому, 
что эти тяжелые кварки быстро превращаются в легкие за счет слабого взаимодействия.
Для того, чтобы хорошо изучить слабые взаимодействия, — а также попытаться разглядеть 
сквозь них Новую физику, — требуется аккуратно измерить
вероятности кварковых превращений. Стандартная модель их не может предсказать,
она лишь их описывает с помощью числовой матрицы три на три 
(это матрица кваркового смешивания, или CKM-матрица, за которую присудили 
Нобелевскую премию 2008 года). 
Зато каждый элемент этой матрицы можно измерить в коллайдерных экспериментах.
На коллайдере в столкновениях частиц рождаются и распадаются тяжелые адроны, 
причем рождаются они парами, за счет сильного взаимодействия,
а распадаются уже по одиночке за счет слабого.
Измеряя количество распадов каждого типа, можно определить вероятности кварковых превращений
и извлечь элементы кварковой матрицы.
Эта деятельность ведется уже много лет, и в последнее десятилетие в ней
в полный рост встала одна проблема, решения которой физики пока найти не могут.
Она касается превращения прелестного b-кварка в u-кварк, то есть элемента матрицы |Vub|. 
Этот процесс удобнее всего измерять через распад 
прелестных адронов в легкие адроны и лептоны,
причем делать это можно двумя способами — через инклюзивные и через эксклюзивные распады
(показаны выше).
Эксклюзивные распады — это когда вы берете какой-то определенный вариант распада, 
со вполне конкретными частицами в начале и в конце. В обсуждаемом случае обычно изучается
эксклюзивный распад B-мезона на π+-мезон, мюон, и антинейтрино.
Инклюзивные распады — это процессы вида «все включено», то есть когда суммируются все варианты распада
на разные конечные частицы, которые могут получиться в ходе этого кваркового превращения.
Главное, чтобы в конце вылетал адрон с u-кварком, а какой это будет адрон — уже неважно.
Эти два метода сильно различаются своими эксперментальными тонкостями, а также теоретическими
расчетами, которые нужны для извлечения числа |Vub| из вероятностей распадов.
Эксперименты обоих типов проводились на специализированных коллайдерах,
«заточенных» под рождение прелестных мезонов. Проблема в том, что они дали два разных результата. 
Из инклюзивных распадов получилось |Vub| = (4,41 ± 0,22)·10−3, 
из эксклюзивных — заметно меньшее число, (3,28 ± 0,29)·10−3.
Расхождение существенное, на три стандартных отклонения, и найти ему разумное объяснение не получается.
Можно было бы его, по привычке, списать на неопределенности теоретических расчетов. Однако выясняется, что разные
теоретические подходы все равно приводят к одним и тем же результатам. Итак, либо перед нами какой-то дефект экспериментальной методики, 
который упорно присутствует во всех измерениях и который не удается опознать, либо — новое физическое явление.
Теоретики даже придумали, какого типа Новая физика могла бы вызвать такое расхождение.
Так или иначе, требуется по крайней мере понять, какой из методов дает правильный результат,
а уже потом искать ошибки в другом.
Проблема, между прочим, стала настолько раздражать физиков, что в этом году даже была
проведена специальная научная конференция, 
целиком посвященная «непослушным» распадам b-кварка.
