Het Standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelt dat b-quarks gelijkmatig zouden moeten vervallen
Natuurkundigen van Imperial College London enDe universiteiten van Bristol en Cambridge hebben de gegevens geanalyseerd om tot dit resultaat te komen met financiële steun van de Council for Science and Technology. Het resultaat werd vandaag aangekondigd op de Moriond Electroweak Physics-conferentie en gepubliceerd als een voordruk.
Buiten het standaardmodel
Het standaardmodel is het bestemomenteel een theorie van de deeltjesfysica die alle bekende fundamentele deeltjes beschrijft waaruit ons universum bestaat, en de krachten waarmee ze interageren. Het probleem is dat het Standaardmodel enkele van de diepste mysteries in de moderne natuurkunde niet kan verklaren, inclusief waar donkere materie van is gemaakt en de onbalans tussen materie en antimaterie in het universum.
Daarom zochten de onderzoekers naar deeltjes die zich anders gedragen dan in het standaardmodel zou worden verwacht. Het doel is om enkele van deze mysteries uit te leggen.
“Toen we de resultaten voor het eerst zagenexperiment, klopt ons hart eigenlijk een beetje sneller”, zegt Mitesh Patel, PhD, van de afdeling natuurkunde aan het Imperial College London. “Het is natuurlijk nog te vroeg om te zeggen of dit echt een afwijking is van het standaardmodel.” En toch zijn deze resultaten het meest opwindende wat ik in twintig jaar op dit gebied heb gedaan.”
Bouwstenen van de natuur
De resultaten zijn volgens de natuurkundige afkomstig van het LHCb-experiment, een van de vier enorme deeltjesdetectoren bij CERN's Large Hadron Collider (LHC).
LHC - de grootste en krachtigste ter werelddeeltjesversneller - het versnelt subatomaire deeltjes tot bijna de lichtsnelheid voordat ze tegen elkaar botsen. Deze botsingen produceren een uitbarsting van nieuwe deeltjes die natuurkundigen vervolgens registreren en bestuderen om de basisbouwstenen van de natuur beter te begrijpen.
Nieuwe dimensies dagen wetten uitde natuur, die elektronen en hun zwaardere tegenhangers, muonen, op dezelfde manier behandelen, met uitzondering van kleine verschillen vanwege hun verschillende massa's. Volgens het standaardmodel werken muonen en elektronen op dezelfde manier samen met alle krachten, dus de b-quarks die in LHCb worden gemaakt, zouden net zo vaak in muonen als in elektronen moeten vervallen.
Een zeer zeldzaam verval van een mooi meson met de deelname van een elektron en een positron wordt waargenomen bij LHCb. Krediet: Imperial College London.
Maar nieuwe metingen suggereren dat verval met verschillende snelheden optreedt. Dit kan erop wijzen dat voorheen onzichtbare deeltjes de weegschaal weggooien van muonen.
“Het resultaat van het experiment is intrigerendeen hint naar een nieuw fundamenteel deeltje of kracht die totaal anders ‘werkt’ dan alles wat de wetenschap kent, legt Daniel Moyse, Ph.D. “Als dit door verdere metingen wordt bevestigd, zal dit een diepgaande impact hebben op ons begrip van de natuur op het meest fundamentele niveau.”
Gouden standaard openen
In deeltjesfysica, de gouden standaardontdekkingen zijn vijf standaarddeviaties, wat betekent dat de kans dat het resultaat willekeurig zal blijken 1 op 3,5 miljoen is. Het nieuwe resultaat is tot nu toe drie afwijkingen. De kans dat de meting een statistisch toeval is, is 1 op 1000. Daarom is het te vroeg om definitieve conclusies te trekken.
“Er moeten nieuwe, andere deeltjes zijn, wantons huidige begrip van het universum is in veel opzichten niet waar. Hoewel we moeten wachten op bevestiging van de resultaten, hoop ik dat we hier ooit op kunnen terugkijken als een keerpunt in de natuurkunde ”, besluit dr. Michael McCann.
Nu moet de LHCb-samenwerking worden voortgezethun resultaten te controleren door meer gegevens te verzamelen en te analyseren om te zien of er nog steeds bewijs is voor een aantal nieuwe verschijnselen. Het LHCb-experiment zal naar verwachting volgend jaar beginnen met het verzamelen van nieuwe gegevens na het upgraden van de detector.
Lees verder
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?
Wetenschappers hebben het mythische deeltje Odderon ontdekt
Het meest mysterieuze natuurverschijnsel. Waar komt bolbliksem vandaan en hoe is het gevaarlijk?
b-quark - een quark met lading −⅓ e, behorend totderde generatie. Het is een lichter lid van het zwakke quarkdoublet van de derde generatie, dat ook een veel zwaardere t-quark bevat. Het heeft een massa van 4,2-4,7 GeV, bijna 5 keer zwaarder dan een nucleon. De levensduur van b-quark is ongeveer 10⁻¹² s.
LHCb is de kleinste van de vier grotedetectoren bij de LHC-collider in de Europese organisatie voor nucleair onderzoek CERN in Genève. Het experiment wordt uitgevoerd om de asymmetrie van materie en antimaterie in b-quark-interacties te onderzoeken.