С помощью Belle II ученые ищут следы новой физики, которые можно использовать для объяснения неравномерного присутствия материи и антиматерии и загадочной темной материи. Одна из до сих пор неоткрытых частиц, которую ищет детектор Belle II, – это Z? бозон – вариант Z-бозона, который действует как обменная частица для слабого взаимодействия.
Насколько нам известно, около 25 процентов Вселенной состоит из темной материи, тогда как видимая материя составляет чуть менее 5 процентов энергетического бюджета. Обе формы материи притягиваются друг к другу через гравитацию. Таким образом, темная материя образует своего рода шаблон для распределения видимой материи.
Это можно увидеть, например, в расположении галактик во Вселенной.
Связь между темной и нормальной материей
Бозон Z ‘может играть интересную роль во взаимодействии темной и видимой материи, он может быть своего рода посредником между двумя формами материи). Z ‘бозон может – по крайней мере теоретически – возникать в результате столкновения электронов (материи) и позитронов (антиматерии) в SuperKEKB, а затем распадаться на невидимые частицы темной материи.
Таким образом, бозон Z ‘может помочь ученым понять поведение темной материи. Более того, открытие Z ‘-бозона может также объяснить другие наблюдения, которые не согласуются со Стандартной моделью, фундаментальной теорией физики элементарных частиц.
Важная подсказка: обнаружение мюонных пар
Но как обнаружить Z ‘бозон в детекторе Belle II??
Не прямо – это точно. Теоретические модели и симуляции предсказывают, что Z ‘-бозон может проявить себя посредством взаимодействия с мюонами, более тяжелыми родственниками электронов. Если ученые обнаружат необычно большое количество мюонных пар с противоположным зарядом после столкновений электронов и позитронов, а также неожиданные отклонения в сохранении энергии и импульса, это будет важным признаком Z? бозон. Однако новые данные Belle II еще не дали никаких указаний на Z? бозон.
Но с новыми данными ученые могут ограничить массу и силу сцепления Z? бозон с недостижимой ранее точностью.
Эти первоначальные результаты получены из анализа небольшого количества данных, собранных на этапе запуска SuperKEKB в 2018 году. Belle II заработала на полную мощность 25 марта 2019 года.
С тех пор эксперимент собирает данные, непрерывно улучшая частоту столкновений электронов и позитронов. Как только эксперимент будет идеально настроен, он предоставит значительно больше данных, чем в недавно опубликованных анализах.
Таким образом, физики надеются получить новое понимание природы темной материи и другие вопросы, на которые нет ответа.