Nyt resultat fra LHCb-eksperimentet udfordrer førende teori inden for fysik

LHCb-samarbejdet ved CERN har fundet, at partikler ikke opfører sig på den måde, de burde ifølge partikelfysikkens vejledende teori - Standardmodellen.

Standardmodellen for partikelfysik forudsiger, at partikler kaldet skønhedskvarker, som er målt i LHCb-eksperimentet, bør henfalde til enten myoner eller elektroner i lige stor grad. Imidlertid, det nye resultat tyder på, at dette muligvis ikke sker, som kunne pege på eksistensen af ​​nye partikler eller interaktioner, der ikke er forklaret af standardmodellen.

Fysikere fra Imperial College London og universiteterne i Bristol og Cambridge ledede analysen af ​​dataene for at frembringe dette resultat, med støtte fra Science and Technology Facilities Council. Resultatet blev annonceret i dag på Moriond Electroweak Physics-konferencen og offentliggjort som et fortryk.

Ud over standardmodellen

Standardmodellen er den nuværende bedste teori om partikelfysik, beskriver alle de kendte fundamentale partikler, der udgør vores univers, og de kræfter, som de interagerer med.

Imidlertid, Standardmodellen kan ikke forklare nogle af de dybeste mysterier i moderne fysik, herunder hvad mørkt stof er lavet af og ubalancen mellem stof og antistof i universet.

Forskere har derfor søgt efter partikler, der opfører sig på en anden måde, end man ville forvente i standardmodellen, for at hjælpe med at forklare nogle af disse mysterier.

Dr. Mitesh Patel, fra Institut for Fysik på Imperial og en af ​​de førende fysikere bag målingen, sagde:"Vi rystede faktisk, da vi først så på resultaterne, vi var så spændte. Vores hjerter bankede lidt hurtigere.

"Det er for tidligt at sige, om dette virkelig er en afvigelse fra standardmodellen, men de potentielle implikationer er sådan, at disse resultater er det mest spændende, jeg har gjort i 20 år i feltet. Det har været en lang rejse at nå hertil. ."

Naturens byggesten

Dagens resultater blev produceret af LHCb-eksperimentet, en af ​​fire enorme partikeldetektorer ved CERNs Large Hadron Collider (LHC).

LHC er verdens største og mest kraftfulde partikelkolliderer - den accelererer subatomare partikler til næsten lysets hastighed, før du smadrer dem ind i hinanden. Disse kollisioner producerer en byge af nye partikler, som fysikere derefter registrerer og studerer for bedre at forstå naturens grundlæggende byggesten.

Den opdaterede måling stiller spørgsmålstegn ved naturlovene, der behandler elektroner og deres tungere fætre, muoner, identisk, bortset fra små forskelle på grund af deres forskellige masser.

Ifølge standardmodellen, myoner og elektroner interagerer med alle kræfter på samme måde, så skønhedskvarker skabt ved LHCb bør henfalde til myoner lige så ofte, som de gør til elektroner.

Men disse nye målinger tyder på, at henfaldene kan ske med forskellige hastigheder, hvilket kunne tyde på, at aldrig før sete partikler vipper vægten væk fra myoner.

Imperial Ph.D. studerende Daniel Moise, som offentliggjorde den første meddelelse om resultaterne på Moriond Electroweak Physics-konferencen, sagde:"Resultatet giver en spændende antydning af en ny fundamental partikel eller kraft, der interagerer på en måde, som de partikler, som videnskaben i øjeblikket kender, ikke gør.

"Hvis dette bekræftes af yderligere målinger, det vil have en dybtgående indflydelse på vores forståelse af naturen på det mest fundamentale niveau."

Ikke en selvfølge

I partikelfysik, guldstandarden for opdagelse er fem standardafvigelser - hvilket betyder, at der er en chance på 1 ud af 3,5 millioner for, at resultatet er et lykketræf. Dette resultat er tre afvigelser - hvilket betyder, at der stadig er en chance på 1 ud af 1000 for, at målingen er en statistisk tilfældighed. Det er derfor for tidligt at drage nogen sikre konklusioner.

Dr. Michael McCann, som også spillede en ledende rolle i det kejserlige hold, sagde:"Vi ved, at der skal være nye partikler derude at opdage, fordi vores nuværende forståelse af universet kommer til kort på så mange måder - vi ved ikke, hvad 95% af universet er lavet af, eller hvorfor der er så stor en ubalance mellem stof og antistof, vi forstår heller ikke mønstrene i partiklernes egenskaber, som vi kender til.

"Mens vi er nødt til at vente på bekræftelse af disse resultater, Jeg håber, at vi en dag kan se tilbage på dette som et vendepunkt, hvor vi begyndte at besvare nogle af disse grundlæggende spørgsmål."

Det er nu for LHCb-samarbejdet at verificere deres resultater yderligere ved at samle og analysere flere data, for at se, om beviserne for nogle nye fænomener er tilbage. LHCb-eksperimentet forventes at begynde at indsamle nye data næste år, efter en opgradering af detektoren.