CERN: opublikowano wyniki eksperymentu przeprowadzonego w LHCb dotyczącego zapachu leptonów

Naukowcy z Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych (CERN) opublikowali wyniki eksperymentu skoncentrowanego na uniwersalności zapachu leptonu. Wyniki ogłoszono na konferencji Morionda poświęconej oddziaływaniom elektrosłabym i teoriom zunifikowanym, a także na seminarium przeprowadzonym w formule online. Jeśli zostaną one potwierdzone, będzie to równoznaczne z naruszeniem Modelu Standardowego.

Pomiary wykonano we współpracy z LHCb (Large Hadron Collider beauty). W trakcie eksperymentu porównano dwa typy rozpadów kwarków b, zwanych także kwarkami pięknymi lub niskimi. Pierwszy rozpad dotyczył elektronu, a drugi mionu, czyli cząstki elementarnej podobnej do elektronu, ale około 200 razy od niej masywniejszej. Elektron i mion, wraz z trzecią cząstką zwaną tau, to typy leptonów, a różnica między nimi nazywana jest „zapachami”. Model Standardowy fizyki cząstek elementarnych zakłada, że rozpady obejmujące różne zapachy leptonów, powinny zachodzić z takim samym prawdopodobieństwem. Takie prawdopodobieństwo nazywane jest uniwersalnością zapachu leptonowego, która jest zwykle mierzona stosunkiem pomiędzy prawdopodobieństwami rozpadu. W Modelu Standardowym fizyki cząstek ten stosunek powinien być bliski jedności.

Nowy wynik wskazuje jednak na oznaki odchylenia od jedności. Istotność statystyczna wyniku wynosi 3,1 odchylenia standardowego, co jest równoznaczne z prawdopodobieństwem na poziomie 0,1%, że dane są zgodne z przewidywaniami Modelu Standardowego. „Gdyby potwierdzono naruszenie uniwersalności zapachu leptonów, wymagałoby to nowego procesu fizycznego, takiego jak istnienie nowych cząstek elementarnych lub oddziaływań” - mówi rzecznik LHCb, profesor Chris Parkes z Uniwersytetu w Manchesterze i CERN. „Trwają dalsze badania dotyczące powiązanych procesów z wykorzystaniem istniejących danych LHCb” - dodaje.

Przedstawione odchylenie jest zgodne z wzorcem anomalii mierzonych w podobnych procesach przez LHCb i inne eksperymenty na całym świecie w ciągu ostatniej dekady. Nowe wyniki określają stosunek między prawdopodobieństwami rozpadu z większą precyzją niż miało to miejsce poprzednio i po raz pierwszy wykorzystują wszystkie dane zebrane przez detektor LHCb do tej pory.

Eksperyment LHCb znajduje się w punkcie 8 tunelu LHC w pobliżu Ferney-Voltaire we Francji, tuż za granicą Genewy i jest jednym z czterech dużych eksperymentów w Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERN. Jego celem jest zbadanie rozpadów cząstek zawierających kwark b, cząstkę podstawową o masie około czterokrotnie większej od masy protonu. Przedstawione wyniki koncentrują się na uniwersalności zapachu leptonów, ale eksperyment LHCb bada również różnice między materią a antymaterią.

W kontekście przyszłych badań mówi się, że eksperyment LHCb jest dobrze przygotowany do wyjaśnienia potencjalnego istnienia nowych efektów fizycznych, na które wskazują przedstawione rozpady. Zbieranie nowych danych będzie możliwe w przyszłym roku po modernizacji detektora.

Źródło: home.cern