Физики уточнили частоту превращения странного B-мезона в античастицу
Коллаборация LHCb сообщила о результатах по измерению нейтральных осцилляций странного B-мезона, то есть его периодических превращений в античастицу. Физики обработали данные о распадах мезонов, собранные во время второго сезона работы Большого адронного коллайдера, и смогли в два раза улучшить точность определения частоты этих осцилляций по сравнению с предыдущим измерением. Исследование опубликовано в Nature Physics.
Состояния с определенной энергией играют большую роль в квантовой физике. Именно они определяют собственный спектр квантовых систем, а их описание стало первой задачей, которую успешно решила квантовая механика. Эти состояния могут поменяться, если система подвергается некоторому возмущению. В случае если квантовые числа исходной системы оказываются несобственными для возмущения, ее новые состояния будут представлять собой квантовую суперпозицию старых. При этом вероятность получить какое-либо значение старого квантового числа в новом базисе будет периодически зависеть от времени, в течение которого действовало возмущение. Этот эффект, называемый осцилляциями Раби, играет огромную роль в атомной и молекулярной физике, квантовых симуляциях и многих других разделах физики.
Похожий принцип работает в физике элементарных частиц. Оказалось, что аромат и масса кварков и лептонов — это несовместные квантовые числа. В ряде случаев это приводит к тому, что состояние свободной элементарной частицы может быть описано в виде суперпозиции состояний, соответствующим другим частицам. Баланс этой суперпозиции изменяется со временем по периодическому закону, что получило название нейтральных осцилляций.
Самым известным примером таких осцилляций можно назвать нейтринные осцилляции, про которые мы подробно рассказывали в материале «Н значит нейтрино». В этом случае лептон одного аромата превращается в свободном полете в лептоны с другими ароматами. Кварки же не могут существовать в свободном состоянии поодиночке, однако нейтральным осцилляциям подвержены некоторые состоящие их них нейтральные мезоны, например странный B-мезон (B