Undersøgelse af tung kvarkfysik med LHCb-eksperimentet

En ny anmeldelse offentliggjort i The European Physical Journal H af Clara Matteuzzi, Forskningsdirektør ved National Institute for Nuclear Physics (INFN) og tidligere fastansat professor ved University of Milano, og hendes kolleger, undersøger næsten tre årtier af LHCb-eksperimentet - fra dets idé til drift ved Large Hadron Collider (LHC) - og dokumenterer dets resultater og fremtidige potentiale.

LCHb-eksperimentet blev oprindeligt udtænkt til at forstå symmetrien mellem stof og antistof, og hvor denne symmetri er brudt - kendt som charge conjugation parity (CP) krænkelse. Selvom dette kan virke som et ret uklart studieområde, den adresserer et af universets mest fundamentale spørgsmål:hvordan kom det til at blive domineret af stof, når det ligeså burde have favoriseret antistof?

"LHCb ønsker at studere med hvilken mekanisme vores univers, som vi ser det i dag, er lavet af stof, og hvordan antistof forsvandt på trods af en indledende symmetri mellem de to stater, " siger Matteuzzi. "Standardmodellen indeholder en lille smule krænkelse af denne symmetri, mens observationen af ​​universet indebærer en meget større. Dette er et af de mest fascinerende åbne spørgsmål inden for partikelfysikområdet."

LHCb-eksperimentet undersøger dette problem ved at studere adfærden af ​​systemer og partikler lavet af såkaldte tunge kvarker. Disse er produceret i overflod af meget energiske kollisioner - hvilket forklarer hvorfor LHC er det perfekte sted at studere dem - og var også rigeligt i det meget energiske tidlige univers.

"Det felt, hvor LHCb'en er aktiv, er såkaldt 'heavy quarks physics', som har til formål at studere og forstå opførselen af ​​partiklerne, der indeholder de tunge c- og b-kvarker - normalt kaldet charme- og skønhedskvarker, " siger Matteuzzi. "Den rige sektor - spektroskopi - dækket af LHCb er, hvordan kvarker af forskellige typer, eller smag, aggregerer sammen for at danne partikler på en måde, der er analog med, hvordan 'Op' og 'Ned' kvarker i forskellige kombinationer danner protoner og neutroner."

"Det blev klart, at potentialet af LHCb-detektoren var på andre områder ud over studiet af CP-overtrædelse, der også var afhængig af aspekter af tung kvark-interaktion. Den ene var den spektakulære succes med spektroskopi og måling af mange nye tilstande sammensat af tunge kvarker, " slutter Matteuzzi. "Denne utroligt rige variation af resultater er demonstreret i vores papir - vi håber!"