Das Standardmodell der Teilchenphysik sagt voraus, dass b-Quarks gleichmäßig zerfallen sollten
Physiker vom Imperial College London undDie Universitäten von Bristol und Cambridge analysierten die Daten, um dieses Ergebnis mit finanzieller Unterstützung des Rates für Wissenschaft und Technologie zu erzielen. Das Ergebnis wurde heute auf der Moriond Electroweak Physics-Konferenz bekannt gegeben und als Preprint veröffentlicht.
Außerhalb des Standardmodells
Das Standardmodell ist das Bestederzeit eine Theorie der Teilchenphysik, die alle bekannten Grundteilchen beschreibt, aus denen unser Universum besteht, und die Kräfte, mit denen sie interagieren. Das Problem besteht darin, dass das Standardmodell einige der tiefsten Geheimnisse der modernen Physik nicht erklären kann, einschließlich der Zusammensetzung der Dunklen Materie und des Ungleichgewichts von Materie und Antimaterie im Universum.
Daher suchten die Forscher nach Partikeln, die sich anders verhalten als im Standardmodell zu erwarten. Ziel ist es, einige dieser Geheimnisse zu erklären.
„Als wir die Ergebnisse zum ersten Mal sahenExperimentieren, schlagen unsere Herzen tatsächlich etwas schneller“, sagt Mitesh Patel, PhD, von der Fakultät für Physik am Imperial College London. „Natürlich ist es noch zu früh, um zu sagen, ob es sich tatsächlich um eine Abweichung vom Standardmodell handelt.“ Und doch sind diese Ergebnisse das Spannendste, was ich in 20 Jahren auf diesem Gebiet gemacht habe.“
Bausteine der Natur
Die Ergebnisse, so der Physiker, stammen aus dem LHCb-Experiment, einem von vier riesigen Partikeldetektoren am Large Hadron Collider (LHC) des CERN.
LHC - der größte und mächtigste der WeltPartikelkollider - Beschleunigt subatomare Partikel auf nahezu Lichtgeschwindigkeit, bevor sie ineinander kollidieren. Diese Kollisionen erzeugen einen Ausbruch neuer Teilchen, die die Physiker dann aufzeichnen und untersuchen, um die Grundbausteine der Natur besser zu verstehen.
Neue Dimensionen fordern Gesetze herausNatur, die Elektronen und ihre schwereren Gegenstücke, Myonen, auf die gleiche Weise behandelt, mit Ausnahme kleiner Unterschiede aufgrund ihrer unterschiedlichen Massen. Nach dem Standardmodell interagieren Myonen und Elektronen mit allen Kräften auf die gleiche Weise, sodass die in LHCb erzeugten b-Quarks ebenso oft in Myonen zerfallen sollten wie in Elektronen.
Am LHCb wird ein sehr seltener Zerfall eines schönen Mesons unter Beteiligung eines Elektrons und eines Positrons beobachtet. Bildnachweis: Imperial College London.
Neue Messungen deuten jedoch darauf hin, dass der Zerfall mit unterschiedlichen Raten auftritt. Dies kann auf zuvor nicht sichtbare Partikel hinweisen, die die Schuppen von Myonen wegkippen.
„Das Ergebnis des Experiments ist faszinierendein Hinweis auf ein neues fundamentales Teilchen oder eine neue Kraft, die völlig anders „funktioniert“ als alles, was der Wissenschaft bekannt ist, erklärt Daniel Moyse, Ph.D. „Wenn dies durch weitere Messungen bestätigt wird, wird dies tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis der Natur auf der grundlegendsten Ebene haben.“
Eröffnungsgoldstandard
In der Teilchenphysik der GoldstandardEntdeckungen sind fünf Standardabweichungen, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Ergebnis zufällig ausfällt, 1 zu 3,5 Millionen beträgt. Das neue Ergebnis sind bisher drei Abweichungen. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Messung eine statistische Übereinstimmung ist, 1 zu 1000. Daher ist es zu früh, um endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen.
„Es muss neue, unterschiedliche Partikel geben, weilUnser derzeitiges Verständnis des Universums ist in vielerlei Hinsicht falsch. Obwohl wir auf die Bestätigung der Ergebnisse warten müssen, hoffe ich, dass wir eines Tages darauf als Wendepunkt in der Physik zurückblicken können “, schließt Dr. Michael McCann.
Jetzt muss die LHCb-Zusammenarbeit fortgesetzt werdenÜberprüfen Sie ihre Ergebnisse, indem Sie weitere Daten zusammenstellen und analysieren, um festzustellen, ob noch Hinweise auf neue Phänomene vorliegen. Das LHCb-Experiment wird voraussichtlich nächstes Jahr nach dem Upgrade des Detektors mit der Erfassung neuer Daten beginnen.
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b-Quark - ein Quark mit Ladung −⅓ e, der zu gehörtdritte Generation. Es ist ein leichteres Mitglied des schwachen Quark-Dubletts der dritten Generation, zu dem auch ein viel schwererer T-Quark gehört. Es hat eine Masse von 4,2-4,7 GeV, fast fünfmal schwerer als ein Nukleon. Die Lebensdauer des B-Quarks beträgt ca. 10⁻¹² s.
LHCb ist der kleinste der vier HauptDetektoren am LHC-Kollider in der europäischen Organisation für Kernforschung CERN in Genf. Das Experiment wird durchgeführt, um die Asymmetrie von Materie und Antimaterie in b-Quark-Wechselwirkungen zu untersuchen.