Фотон, подобно иным элементарным частицам, имеет параметр, известный как спин. Если мы условно представим себе частицу как вращающийся волчок, то спин — это нечто вроде углового момента такого «волчка», то есть мера вращения частицы. Фотон может «вращаться» как по часовой стрелке, так и против неё («левая» и «правая» спиральности).
LHCb — самый малый из основных детекторов Большого адронного коллайдера. (Фото CERN.)
Степень поляризации фотона, связанная со значением его спиральности, может различаться, и для некоторых процессов она связана с теми или иными важными предсказаниями Стандартной модели современной физики.
Итак, Стандартная модель утверждает, что элементарные составляющие материи делятся на лептоны (такие как электроны и нейтрино) и кварки. Кварки бывают шести типов; кварк одного типа может трансформироваться в другой — скажем, посредством бета-распада в некоторых нестабильных атомах. Другой пример такого перехода — переход b-кварка в s-кварк с испусканием фотона довольно высокой энергии. Согласно Стандартной модели, этот фотон должен почти всегда обладать левой поляризацией. Однако наблюдать её напрямую до сих пор не удавалось.
Но только до сих пор. Группа Оливье Шнайдера (Olivier Schneider) из Швейцарской политехнической школы в Лозанне проанализировала данные БАКа за 2011–2012 годы по детектору LHCb (самому маленькому из четырёх основных детекторов коллайдера).
Измеряя математический эффект, пропорциональный фотонной поляризации, учёные пришли к выводу, что фотон, испускаемый при распаде b-кварка в s-кварк, имеет поляризацию. Пока её характер неясен, но важен уже сам факт обнаружения: вероятность того, что перед нами ошибка, по расчётам, меньше одного шанса на три миллиона.
«Наши наблюдения прокладывают дорогу будущим измерениям поляризации фотона, которые или подтвердят Стандартную модель, или дадут старт поиску совершенно новых физических эффектов, — говорит г-н Шнайдер. — Если новые частицы или ранее неизвестные силы всё же существуют и взаимодействуют со Стандартной моделью, фотон может и не обладать исключительно левой поляризацией».
Отчёт об этом исследовании готовится к публикации в журнале Physical Review Letters.
По материалам Швейцарской политехнической школы в Лозанне.
Источник: compulenta.computerra.ru
