Seit der Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012 widmet sich der Large Hadron Collider der Suche nach der Existenz von Physik, die über das Standardmodell hinausgeht. Zu diesem Zweck wurde 1995 das Large Hadron Collider Beauty Experiment (LHCb) ins Leben gerufen, um zu untersuchen, was nach dem Urknall geschah, damit die Materie überleben und das Universum, wie wir es kennen, erschaffen konnte.
Seit dieser Zeit hat der LHCb einige erstaunliche Dinge getan. Dies beinhaltet die Entdeckung von fünf neuen Partikeln, die Aufdeckung von Hinweisen auf eine neue Manifestation der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie und (zuletzt) die Entdeckung ungewöhnlicher Ergebnisse bei der Überwachung des Beta-Zerfalls. Diese Ergebnisse, die das CERN kürzlich in einer Pressemitteilung angekündigt hat, könnten ein Hinweis auf neue Physik sein, die nicht Teil des Standardmodells sind.
In dieser neuesten Studie stellte das LHCb-Kollaborationsteam fest, wie der Zerfall von B.0 Mesonen führten zur Produktion eines angeregten Kaons und eines Paares von Elektronen oder Myonen. Myonen sind subatomare Teilchen, die 200-mal so massereich sind wie Elektronen, deren Wechselwirkungen jedoch mit denen von Elektronen identisch sind (soweit es das Standardmodell betrifft).
Dies ist die sogenannte „Lepton-Universalität“, die nicht nur vorhersagt, dass sich Elektronen und Myonen gleich verhalten, sondern auch mit der gleichen Wahrscheinlichkeit erzeugt werden sollte - mit einigen Einschränkungen, die sich aus ihren Massenunterschieden ergeben. Beim Testen des Zerfalls von B.0 Mesonen fand das Team heraus, dass der Zerfallsprozess Myonen mit geringerer Häufigkeit produzierte. Diese Ergebnisse wurden während des ersten Laufs des LHC gesammelt, der von 2009 bis 2013 lief.
Die Ergebnisse dieser Zerfallstests wurden am Dienstag, dem 18. April, auf einem CERN-Seminar vorgestellt, auf dem Mitglieder des LHCb-Kollaborationsteams ihre neuesten Erkenntnisse austauschten. Wie sie im Verlauf des Seminars angedeutet haben, sind diese Ergebnisse insofern von Bedeutung, als sie die Ergebnisse zu bestätigen scheinen, die das LHCb-Team in früheren Zerfallsstudien erhalten hat.
Dies sind sicherlich aufregende Neuigkeiten, da sie auf die Möglichkeit hinweisen, dass neue Physik beobachtet wird. Mit der Bestätigung des Standardmodells (ermöglicht durch die Entdeckung des Higgs-Bosons im Jahr 2012) war die Untersuchung von Theorien, die darüber hinausgehen (d. H. Supersymmetrie), ein Hauptziel des LHC. Mit den im Jahr 2015 abgeschlossenen Upgrades war dies eines der Hauptziele von Lauf 2 (der bis 2018 dauern wird).
Natürlich gab das LHCb-Team an, dass weitere Studien erforderlich sein werden, bevor Schlussfolgerungen gezogen werden können. Zum einen weist die Diskrepanz, die sie zwischen der Erzeugung von Myonen und Elektronen festgestellt haben, einen niedrigen Wahrscheinlichkeitswert (auch bekannt als p-Wert) zwischen 2,2 auf. bis 2,5 Sigma. Um dies ins rechte Licht zu rücken: Der erste Nachweis des Higgs-Bosons erfolgte auf einer Ebene von 5 Sigma.
Darüber hinaus stimmen diese Ergebnisse nicht mit früheren Messungen überein, die darauf hinwiesen, dass tatsächlich eine Symmetrie zwischen Elektronen und Myonen besteht. Infolgedessen müssen mehr Zerfallstests durchgeführt und mehr Daten gesammelt werden, bevor das LHCb-Kollaborationsteam definitiv sagen kann, ob dies ein Zeichen für neue Partikel oder lediglich eine statistische Schwankung ihrer Daten war.
Die Ergebnisse dieser Studie werden in Kürze in einem LHCb-Forschungsbericht veröffentlicht. Weitere Informationen finden Sie in der PDF-Version des Seminars.
