Standardmodellen for partikkelfysikk forutsier at b-kvarker bør forfalle likt
Fysikere fra Imperial College London ogUniversitetene i Bristol og Cambridge analyserte dataene for å produsere dette resultatet med økonomisk støtte fra Council for Science and Technology. Resultatet ble kunngjort i dag på Moriond Electroweak Physics-konferansen og publisert som et fortrykk.
Utenfor standardmodellen
Standardmodellen er bestfor tiden en teori om partikkelfysikk som beskriver alle de kjente fundamentale partiklene som utgjør universet vårt og kreftene de samhandler med. Problemet er at standardmodellen ikke kan forklare noen av de dypeste mysteriene i moderne fysikk, inkludert hva mørk materie er laget av og ubalansen mellom materie og antimaterie i universet.
Derfor lette forskerne etter partikler som oppfører seg annerledes enn man forventer i standardmodellen. Målet er å forklare noen av disse mysteriene.
«Da vi først så resultateneeksperiment, hjertene våre banker faktisk litt raskere, sier Mitesh Patel, PhD, fra avdelingen for fysikk ved Imperial College London. "Selvfølgelig er det for tidlig å si om dette virkelig er et avvik fra standardmodellen." Og likevel er disse resultatene det mest spennende jeg har gjort på 20 år på dette feltet.»
Byggesteiner i naturen
Resultatene fysikeren sier kommer fra LHCb-eksperimentet, en av fire store partikkeldetektorer ved CERNs Large Hadron Collider (LHC).
LHC - den største og kraftigste i verdenpartikkelkollider - det akselererer subatomære partikler til nær lysets hastighet før de kolliderer med hverandre. Disse kollisjonene produserer en serie nye partikler som fysikere registrerer og studerer for å bedre forstå de grunnleggende byggesteinene i naturen.
Nye dimensjoner utfordrer lovernaturen, som behandler elektroner og deres tyngre kolleger, muoner, på samme måte, bortsett fra små forskjeller på grunn av deres forskjellige masser. I henhold til standardmodellen samhandler muoner og elektroner med alle krefter på samme måte, så b-kvarkene som er opprettet i LHCb, skal forråtne til muoner så ofte som til elektroner.
Et veldig sjeldent forfall av et vakkert meson med deltagelse av et elektron og en positron observeres ved LHCb. Kreditt: Imperial College London.
Men nye målinger antyder at forfall forekommer i forskjellige hastigheter. Dette kan indikere tidligere usete partikler som tipper vekten fra muoner.
"Resultatet av eksperimentet byr på en spennendeet hint om en ny fundamental partikkel eller kraft som "fungerer" helt annerledes enn noe vitenskapen kjenner til, forklarer Daniel Moyse, Ph.D. "Hvis det bekreftes av ytterligere målinger, vil dette ha en dyp innvirkning på vår forståelse av naturen på det mest grunnleggende nivået."
Åpningsgullstandard
I partikkelfysikk, gullstandardenfunn er fem standardavvik, noe som betyr at sannsynligheten for at resultatet vil vise seg å være tilfeldig er 1 av 3,5 millioner. Det nye resultatet er hittil tre avvik. Det er sannsynlighet for at målingen er en statistisk tilfeldighet, er 1 av 1000. Derfor er det for tidlig å trekke noen faste konklusjoner.
“Det må være nye, forskjellige partikler, fordivår nåværende forståelse av universet er på mange måter usann. Mens vi må vente på bekreftelse av resultatene, håper jeg at vi en dag kan se tilbake på dette som et vendepunkt i fysikken, avslutter Dr. Michael McCann.
Nå må LHCb-samarbeidet fortsettesjekke resultatene ved å samle og analysere mer data for å se om det fremdeles er bevis for noen nye fenomener. LHCb-eksperimentet forventes å begynne å samle inn nye data neste år etter oppgradering av detektoren.
Les mer
Fysikere har laget en analog av et svart hull og bekreftet Hawkings teori. Hvor det fører?
Forskere har oppdaget den mytiske partikkelen til Odderon
Det mest mystiske naturfenomenet. Hvor kommer balllynn fra og hvordan er det farlig?
b-kvark - en kvark med ladning −⅓ e, tilhørendetredje generasjon. Det er et lettere medlem av tredje generasjon svak kvarkdoblet, som også inkluderer en mye tyngre t-kvark. Den har en masse på 4,2-4,7 GeV, nesten 5 ganger tyngre enn et nukleon. B-kvarkens levetid er omtrent 10⁻¹² s.
LHCb er den minste av de fire storedetektorer ved LHC-kollideren i den europeiske organisasjonen for atomforskning CERN i Genève. Eksperimentet er utført for å undersøke asymmetri av materie og antimateriale i b-kvark-interaksjoner.