Il Modello Standard della fisica delle particelle prevede che i quark b decadano equamente
Fisici dell'Imperial College di Londra eLe università di Bristol e Cambridge hanno analizzato i dati per arrivare a questo risultato con il sostegno finanziario del Council for Science and Technology. Il risultato è stato annunciato oggi alla conferenza Moriond Electroweak Physics e pubblicato come preprint.
Fuori dal modello standard
Il modello standard è il miglioreattualmente una teoria della fisica delle particelle che descrive tutte le particelle fondamentali conosciute che compongono il nostro Universo e le forze con cui interagiscono. Il problema è che il Modello Standard non può spiegare alcuni dei misteri più profondi della fisica moderna, incluso di cosa è fatta la materia oscura e lo squilibrio tra materia e antimateria nell’universo.
Pertanto, i ricercatori hanno cercato particelle che si comportano in modo diverso da quello che ci si aspetterebbe nel modello standard. L'obiettivo è spiegare alcuni di questi misteri.
“Quando abbiamo visto per la prima volta i risultatiesperimento, i nostri cuori in realtà battono un po’ più velocemente”, afferma Mitesh Patel, PhD, del dipartimento di fisica dell’Imperial College di Londra. “Naturalmente è troppo presto per dire se si tratti veramente di una deviazione dal Modello Standard”. Eppure questi risultati sono la cosa più entusiasmante che ho fatto in 20 anni in questo campo”.
Elementi costitutivi della natura
I risultati, secondo il fisico, provengono dall'esperimento LHCb, uno dei quattro enormi rivelatori di particelle al Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
LHC - il più grande e potente al mondocollisore di particelle: accelera le particelle subatomiche avvicinandole alla velocità della luce prima di scontrarle l'una con l'altra. Queste collisioni producono un'esplosione di nuove particelle che i fisici registrano e studiano per comprendere meglio gli elementi costitutivi di base della natura.
Le nuove dimensioni sfidano le legginatura, che trattano gli elettroni e le loro controparti più pesanti, i muoni, allo stesso modo, salvo piccole differenze dovute alle loro diverse masse. Secondo il Modello Standard, muoni ed elettroni interagiscono con tutte le forze allo stesso modo, quindi i quark b creati in LHCb dovrebbero decadere in muoni tanto spesso quanto in elettroni.
A LHCb si osserva un decadimento molto raro di un bel mesone con la partecipazione di un elettrone e di un positrone. Credito: Imperial College London.
Ma nuove misurazioni suggeriscono che il decadimento si verifica a velocità diverse. Ciò potrebbe indicare particelle precedentemente invisibili che inclinano le scaglie lontano dai muoni.
«Il risultato dell'esperimento offre un intriganteun accenno a una nuova particella o forza fondamentale che "funziona" in modo completamente diverso da qualsiasi cosa conosciuta dalla scienza, spiega Daniel Moyse, Ph.D. “Se confermato da ulteriori misurazioni, ciò avrà un profondo impatto sulla nostra comprensione della natura al livello più fondamentale”.
Apertura del gold standard
Nella fisica delle particelle, il gold standardle scoperte sono cinque deviazioni standard, il che significa che la probabilità che il risultato risulti casuale è di 1 su 3,5 milioni Il nuovo risultato è di tre deviazioni finora. Esiste una probabilità che la misurazione sia una coincidenza statistica, sia 1 su 1000. Pertanto, è troppo presto per trarre conclusioni definitive.
“Devono esserci particelle nuove, diverse, perchéla nostra attuale comprensione dell'universo è per molti versi falsa. Anche se dobbiamo aspettare la conferma dei risultati, spero che un giorno potremo guardare indietro a questo come un punto di svolta nella fisica ", conclude il Dr. Michael McCann.
Ora la collaborazione con LHCb deve continuarecontrollando i loro risultati raccogliendo e analizzando più dati per vedere se ci sono ancora prove per alcuni nuovi fenomeni. L'esperimento LHCb dovrebbe iniziare a raccogliere nuovi dati l'anno prossimo dopo l'aggiornamento del rilevatore.
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b-quark - un quark con carica −⅓ e, appartenente aterza generazione. È un membro più leggero del doppietto di quark debole di terza generazione, che include anche un quark t molto più pesante. Ha una massa di 4,2-4,7 GeV, quasi 5 volte più pesante di un nucleone. La durata di vita del quark b è di circa 10 ¹² s.
LHCb è il più piccolo dei quattro maggioririvelatori al collisore LHC dell'organizzazione europea per la ricerca nucleare CERN a Ginevra. L'esperimento viene condotto per studiare l'asimmetria di materia e antimateria nelle interazioni b-quark.