En 5-sigma standard model anomali er mulig

En af de bedste chancer for at bevise fysik ud over standardmodellen er baseret på noget, der kaldes Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix. Standardmodellen insisterer på, at CKM-matricen, som beskriver blandingen af ​​kvarker, skal være ensartet. Men voksende beviser tyder på, at under visse former for radioaktivt henfald, unitariteten af ​​CKM-matricen kan bryde.

På efterårsmødet 2021 i APS-afdelingen for kernefysik, forskere diskuterer, hvordan en NASA-månemission og store teoretiske fremskridt kunne hjælpe med at snappe standardmodellen.

Den frie neutronlevetid spiller en vigtig rolle i test af CKM-matrixenhed. Imidlertid, to fremherskende metoder til at måle det i alvorlig konflikt. Så Jack Wilson og et team på Johns Hopkins Applied Physics Laboratory og Durham University besluttede at tænke ud af boksen – ved at tage til det ydre rum.

Piggybacking på data fra NASA's Lunar Prospector Mission, som sendte et rumfartøj til at kredse om månen, forskerne foretog den anden nogensinde gratis neutronlevetidsmåling fra rummet. De reducerede usikkerheden med en størrelsesorden.

"Vores resultat åbner op for en tredje måde at måle neutronernes levetid på. Brug af denne teknik i en dedikeret mission kan bringe en ende på et årtier langt puslespil inden for fundamental fysik, " sagde Wilson, der deler resultaterne på mødet den 13. oktober.

En udgivelse udkommer samme dag fra kl Fysisk gennemgang C .

Ultimativt, at bryde CKM matrixenheden - og finde fysik ud over standardmodellen - ville kræve en stærkere uoverensstemmelse mellem teori og eksperiment. Den seneste gennemgang af feltet målte uenigheden til omkring tre sigma.

"Det nuværende betydelige niveau af de observerede anomalier er endnu ikke tilstrækkeligt til at erklære en opdagelse. Den væsentligste begrænsende faktor er præcisionsniveauet af standardmodelteoriens input, " sagde Chien Yeah Seng, en postdoc-forsker ved universitetet i Bonn.

Til mødet, Seng vil dele historien bag den teoretiske forskning, der afslørede denne antydning af ny fysik og vil diskutere fremskridt i at gøre teorisiden mere præcis.

Hans samarbejdspartner Luchang Jin, en professor ved University of Connecticut og en af ​​de teoretiske pionerer bag den nylige muon g –2 beregninger, præsenterer nyere forskning, der forfiner en central teoretisk komponent. Undersøgelsen reducerer dramatisk usikkerheden i de lave energikonstanter, der bruges til teoretiske beregninger.

Seng vil lægge vejen til at finde en fem-sigma uoverensstemmelse, herunder Jins arbejde med strålingskorrektioner, isospin-brydende korrektioner, og nukleare strukturkorrektioner. Han forudser, at vi kan se et gennembrud selv i de næste par år.