### Новые горизонты в физике частиц: исследование «зептоновомир»

Современная физика достигла значительных успехов в понимании микромира, в том числе благодаря таким революционным инструментам, как Большой адронный коллайдер (БАК). Этот уникальный ускоритель частиц позволяет исследовать структуру материи на глубочайшем уровне — вплоть до размеров, приближающихся к аттометрам, то есть одной квинтиллионной части метра. В 2012 году БАК зафиксировал существование бозона Хиггса, что стало настоящей сенсацией в научном мире и задало темп для новых открытий, способных объяснить такие загадки, как темная материя и асимметрия между материей и антиматерией.

Тем не менее, последняя декада не принесла аналогичных открытий, и физики стали задаваться вопросом, почему же ожидания не оправдались. В связи с этим, ученый-частичник Гарри Клифф, работающий над экспериментом LHCb, предлагает новое объяснение, которое обсуждается в статье в журнале New Scientist.

Исследования показывают, что многие из ожидаемых открытий могут скрываться в том, что часто называют «зептоновымиром» — области, существующей на масштабе 10-21 метра. БАК в состоянии напрямую исследовать частицы только до 50 зептометров, но Анджей Бурас, теоретический физик из Технического университета Мюнхена, утверждает, что эти elusive частицы могут находиться за пределами возможностей обнаружения БАК.

Научное сообщество считает, что для дальнейших исследований необходимы более мощные детекторы. В 2025 году CERN завершил исследование осуществимости строительства Будущего циркулярного коллайдера (FCC), который, однако, сможет проводить высокоэнергетические эксперименты только к 2070 году. Однако Бурас настаивает на том, что мы можем исследовать эту новую физику косвенно, не дожидаясь постройки нового коллайдера. В статье, опубликованной в журнале Physik Journal, он поднимает вопрос о возможности достижения зептоновомира с помощью физики кварковых и лептонных процессов, нарушающих закон сохранения.

В недавней работе, размещенной на пре-принт сервере arXiv, Бурас выделил семь основных объектов для изучения, названных им «великолепной семеркой». Все они представляют собой крайне редкие распады частиц, содержащих странные и нижние кварки, которые Клифф называет «эхом из зептоновомира». Некоторые эксперименты уже активно ищут эти сверхредкие распады.

Одним из таких распадов стал распад B-мезона. В 2023 году эксперимент Belle II в Японии зафиксировал этот процесс, в ходе которого был получен другой элемент — каон и две нейтрино. Однако из-за ограничений эксперимента информация о нейтрино оказалась недостаточной.

Недавно было зафиксировано и другое редкое событие — в сентябре 2024 года эксперимент NA62 в CERN зарегистрировал распад положительно заряженного каона на пионы и пару частиц материи и антиматерии. По оценкам, такой распад происходит менее чем у одного из десяти миллиардов каонов. Эта взаимодействие чувствительно к отклонениям от Стандартной модели и считается ключевой целью в поисках новой физики. В настоящее время эксперимент KOTO в Японии ведет поиски второго подтверждения этого распада.

Анджей Бурас, в своем интервью для CERN Courier, заметил: «Поиск новых частиц и сил за пределами Стандартной модели вызывает огромный интерес, ведь он необходим для объяснения темной материи, широкого спектра масс частиц — от крошечных нейтрино до массивного топ-кварка, а также асимметрии между материей и антиматерией, которая лежит в основе нашего существования». Учитывая сложность и важность текущих исследований, ученые лишь начинают заглядывать в неизведанные горизонты зептоновомира, и до тех пор, пока новые коллайдеры не начнут работу, только редкие распады являются нашими единственными окнами в эту загадочную вселенную.

Поддержка расширенных исследований и активное сотрудничество в этой области могут в скором времени открыть новые перспективы для понимания фундаментальных законов физики, что может привести к революционным открытиям и новым теоретическим подходам.