Standardmodellen for partikelfysik forudsiger, at b-kvarker bør henfalde lige meget
Fysikere fra Imperial College London ogUniversiteterne i Bristol og Cambridge analyserede dataene for at nå frem til dette resultat med økonomisk støtte fra Rådet for videnskab og teknologi. Resultatet blev annonceret i dag på Moriond Electroweak Physics-konferencen og offentliggjort som et fortryk.
Uden for standardmodellen
Standardmodellen er den bedstei øjeblikket en teori om partikelfysik, der beskriver alle de kendte fundamentale partikler, der udgør vores univers og de kræfter, som de interagerer med. Problemet er, at standardmodellen ikke kan forklare nogle af de dybeste mysterier i moderne fysik, herunder hvad mørkt stof er lavet af og ubalancen mellem stof og antistof i universet.
Derfor ledte forskerne efter partikler, der opfører sig anderledes, end man kunne forvente i standardmodellen. Målet er at forklare nogle af disse mysterier.
“Da vi først så resultaterneeksperimenter, banker vores hjerter faktisk lidt hurtigere,” siger Mitesh Patel, PhD, fra afdelingen for fysik på Imperial College London. "Selvfølgelig er det for tidligt at sige, om dette virkelig er en afvigelse fra standardmodellen." Og alligevel er disse resultater det mest spændende, jeg har gjort i 20 år på dette felt."
Byggesten i naturen
Resultaterne, som fysikeren siger, kommer fra LHCb-eksperimentet, en af fire enorme partikeldetektorer på CERNs Large Hadron Collider (LHC).
LHC - den største og mest magtfulde i verdenpartikelkollider - det accelererer subatomære partikler til nær lysets hastighed, inden de kolliderer med hinanden. Disse kollisioner frembringer en serie nye partikler, som fysikere derefter registrerer og studerer for bedre at forstå naturens grundlæggende byggesten.
Nye dimensioner udfordrer lovenatur, der behandler elektroner og deres tungere modstykker, muoner, på samme måde, bortset fra små forskelle på grund af deres forskellige masser. I henhold til standardmodellen interagerer muoner og elektroner med alle kræfter på samme måde, så de b-kvarker, der er oprettet i LHCb, skal henfalde til muoner så ofte som til elektroner.
Et meget sjældent henfald af et smukt meson med deltagelse af en elektron og en positron observeres ved LHCb. Kredit: Imperial College London.
Men nye målinger antyder, at henfald sker i forskellige hastigheder. Dette kan indikere tidligere usete partikler, der vælter skalaen væk fra muoner.
”Resultatet af eksperimentet byder på en spændendeen antydning af en ny fundamental partikel eller kraft, der "virker" helt anderledes end noget, videnskaben kender, forklarer Daniel Moyse, ph.d. "Hvis det bekræftes af yderligere målinger, vil dette have en dyb indvirkning på vores forståelse af naturen på det mest fundamentale niveau."
Åbning af guldstandard
I partikelfysik er guldstandardenopdagelser er fem standardafvigelser, hvilket betyder, at sandsynligheden for, at resultatet viser sig at være tilfældig, er 1 ud af 3,5 millioner. Det nye resultat er hidtil tre afvigelser. Der er sandsynlighed for, at målingen er en statistisk tilfældighed, er 1 ud af 1000. Derfor er det for tidligt at drage nogen faste konklusioner.
”Der skal være nye, forskellige partikler, fordivores nuværende forståelse af universet er på mange måder usand. Mens vi er nødt til at vente på bekræftelse af resultaterne, håber jeg, at vi en dag kan se tilbage på dette som et vendepunkt i fysik, ”konkluderer Dr. Michael McCann.
Nu skal LHCb-samarbejdet fortsættekontrollere deres resultater ved at samle og analysere flere data for at se, om der stadig er beviser for nogle nye fænomener. LHCb-eksperimentet forventes at begynde at indsamle nye data næste år efter opgradering af detektoren.
Læs mere
Fysikere har skabt en analog til et sort hul og bekræftet Hawkings teori. Hvor det fører hen?
Forskere har opdaget den mytiske partikel af Odderon
Det mest mystiske naturfænomen. Hvor kommer boldlyne fra, og hvordan er det farligt?
b-kvark - en kvark med ladning −⅓ e, der tilhørertredje generation. Det er et lettere medlem af tredje generationens svage kvarkdublet, som også inkluderer en meget tungere t-kvark. Det har en masse på 4,2-4,7 GeV, næsten 5 gange tungere end et nukleon. B-kvarkens levetid er ca. 10⁻¹² s.
LHCb er den mindste af de fire storedetektorer ved LHC-kollideren i den europæiske organisation for nuklear forskning CERN i Genève. Eksperimentet udføres for at studere asymmetri af stof og antimateriale i b-kvark-interaktioner.