LHCb udforsker skønheden ved lepton-universalitet

LHCb-samarbejdet har rapporteret om et spændende nyt resultat i sin søgen efter at teste et nøgleprincip i standardmodellen kaldet lepton-universalitet. Selvom det ikke er statistisk signifikant, opdagelsen - en mulig forskel i adfærden af ​​forskellige typer leptonpartikler - stemmer overens med andre tidligere resultater. Hvis bekræftet, efterhånden som flere data indsamles og analyseres, resultaterne ville signalere et knæk i standardmodellen.

Leptonuniversalitet er ideen om, at alle tre typer ladede leptonpartikler - elektroner, muoner og taus - interagerer på samme måde med andre partikler. Som resultat, de forskellige leptontyper bør skabes lige ofte i partikeltransformationer, eller "henfalder, Når der tages højde for forskelle i deres masse. nogle målinger af partikelhenfald foretaget af LHCb-teamet og andre grupper i løbet af de sidste par år har indikeret en mulig forskel i deres adfærd. Taget separat, disse målinger er ikke statistisk signifikante nok til at hævde et brud på lepton-universaliteten og dermed en revne i standardmodellen, men det er spændende, at antydninger af en forskel er dukket op i forskellige partikelhenfald og eksperimenter.

Det seneste LHCb-resultat er den første test af lepton-universalitet lavet ved hjælp af henfald fra skønhedsbaryoner - tre-kvark-partikler indeholdende mindst én skønhedskvark. Sigtning gennem proton-proton kollisionsdata ved energier på 7, 8 og 13 TeV, LHCb-forskerne identificerede skønhedsbaryoner kaldet Λb0 og talte, hvor ofte de henfaldt til en proton, en ladet kaon og enten en myon og antimuon eller en elektron og antielektron.

Holdet tog derefter forholdet mellem disse to henfaldshastigheder. Hvis lepton universalitet holder, dette forhold bør være tæt på 1. En afvigelse fra denne forudsigelse kunne derfor signalere en krænkelse af lepton-universaliteten. En sådan krænkelse kan være forårsaget af tilstedeværelsen i henfaldene af en aldrig-før-plettet partikel, som ikke forudsiges af standardmodellen.

Holdet opnåede et forhold lidt under 1 med en statistisk signifikans på omkring 1 standardafvigelse, et godt stykke under de 5 standardafvigelser, der er nødvendige for at kræve en reel forskel i henfaldshastighederne. Forskerne siger, at resultatet peger i samme retning som andre resultater, som har observeret hints om, at henfald til et myon-anti-elektron-par forekommer sjældnere end henfald til et elektron-anti-elektron-par, men de understreger også, at der er brug for meget flere data for at fortælle, om denne mærkelighed i leptonernes adfærd er kommet for at blive eller ej.