Недавно коллаборация LHCb сообщила о первом наблюдении распада -мезона (состоящего из пары двух тяжелых кварков, и , точнее из пары кварк-антикварк: ) на мезон (связанное состояние очарованных кварка и антикварка) и пару пионов, . В процессе распада наблюдался вклад промежуточной частицы, -мезона, образующегося на короткое мгновение, а затем распадающегося на пару .

- самый тяжелый мезон, который может распадаться только за счет слабых сил через распад одного тяжелого конституэнтного кварка. Распады на нечетное число легких адронов и -мезон (или другие связанные состояния очарованных кварка и антикварка, называемые "чармонием") интенсивно изучались ранее и оказались в хорошем согласии с теоретическими ожиданиями. Распад на пару и является простейшим распадом на чармоний и четное число легких адронов. Он никогда ранее не наблюдался, главным образом потому, что точная реконструкция низкоэнергетического -мезона через его распад на пару фотонов очень сложна в условиях протон-протонных столкновений на LHC.

Точное измерение характеристик распада позволит лучше понять его возможный вклад в качестве фонового источника для изучения других распадов -мезонов, а также редких распадов -мезона. С теоретической точки зрения, распады -мезонов на и четное число пионов тесно связаны с распадами -лептона на четное число пионов, а также с аннигиляцией на четное число пионов. Точные измерения аннигиляции на два пиона в области масс -мезона (как в распаде , рассматриваемом здесь) имеют решающее значение для интерпретации результатов -эксперимента Фермилаб по измерению аномального магнитного дипольного момента мюона, поскольку низкоэнергетическая аннигиляция в адроны является важным источником неопределенности измерений .

Отношение вероятности нового распада к вероятности распада на было рассчитано различными теоретиками за последние 30 лет. Теперь эти предсказания наконец-то можно сравнить с экспериментальным измерением: большинство предсказаний согласуется с новым результатом, полученным на LHCb ().

Большое количество -кварков, образующихся в столкновениях на LHC, и хороший детектор позволяют LHCb детально изучить образование, распады и другие свойства -мезона. С момента открытия этого мезона экспериментом CDF на коллайдере Теватрон было обнаружено 18 новых распадов (с более чем пятью стандартными отклонениями), и все они были получены на LHCb.

Подробнее читайте в статье.