Eksperiment volledig gerekonstrueer. Deeltjies wat geïdentifiseer word as pions, kaon, ens. word in verskillende kleure getoon. Krediet: CERN, LHCb Samewerking
Resultate aangekondig deur die Large Hadron Collider Experiment (LHCb) eksperiment by CERN het verdere wenke geopenbaar vir verskynsels wat nie deur ons huidige teorie van fundamentele fisika verklaar kan word nie.
In Maart 2020 het dieselfde eksperiment bewyse vrygestel van deeltjies wat een van die kernbeginsels van die Standaard Model – ons beste teorie van deeltjies en kragte – wat die moontlike bestaan van nuwe fundamentele deeltjies en kragte voorstel.
Nou, verdere metings deur fisici by Cambridge se Cavendish Laboratory soortgelyke effekte gevind het, wat die saak vir nuwe fisika versterk.
"Die feit dat ons dieselfde effek gesien het as wat ons kollegas in Maart gesien het, verhoog beslis die kanse dat ons werklik op die punt staan om iets nuuts te ontdek." — Harry Cliff
Die Standaardmodel beskryf al die bekende deeltjies waaruit die heelal bestaan en die kragte waardeur hulle in wisselwerking tree. Dit het tot dusver elke eksperimentele toets geslaag, en tog weet fisici dat dit onvolledig moet wees. Dit sluit nie die swaartekrag in nie, en kan ook nie verantwoording doen vir hoe materie tydens die geproduseer is nie Groot ontploffing, en bevat geen deeltjie wat die geheimsinnige donker materie kan verduidelik wat sterrekunde vir ons sê vyf keer meer volop is as die goed waaruit die sigbare wêreld om ons bestaan nie.
Gevolglik soek fisici al lank na tekens van fisika buite die Standaardmodel wat ons kan help om sommige van hierdie raaisels aan te spreek.
Een van die beste maniere om Soek vir nuwe deeltjies en kragte is om deeltjies bekend as skoonheidskwarke te bestudeer. Dit is eksotiese neefs van die op- en af-kwarks wat die kern van elke vorm uitmaak atoom.
Skoonheidskwarke bestaan nie in groot getalle in die wêreld nie, want hulle is ongelooflik kortstondig – oorleef gemiddeld vir net 'n triljoenste van 'n sekonde voordat dit omskep of in ander deeltjies verval. Biljoene skoonheidskwarke word egter elke jaar geproduseer deur CERN se reuse-deeltjieversneller, die Large Hadron Collider, wat deur 'n doelgeboude detektor genaamd LHCb aangeteken word.
Die manier waarop skoonheidkwarks verval, kan beïnvloed word deur die bestaan van onontdekte kragte of deeltjies. In Maart het 'n span fisici by LHCb resultate vrygestel wat bewyse toon dat skoonheidskwarke minder gereeld in deeltjies verval wat muone genoem word as vir hul ligter neefs, elektrone. Dit is onmoontlik om te verduidelik in die Standaardmodel, wat elektrone en muone identies behandel, afgesien van die feit dat elektrone ongeveer 200 keer ligter as muone is. Gevolglik behoort skoonheidskwarke teen gelyke tempo in muone en elektrone te verval. In plaas daarvan het die fisici by LHCb gevind dat die muonverval slegs ongeveer 85% so dikwels as die elektronverval plaasvind.
Die verskil tussen die LHCb-resultaat en die Standaardmodel was ongeveer drie eenhede van eksperimentele fout, of '3 sigma' soos dit in deeltjiefisika bekend staan. Dit beteken dat daar net een uit 'n duisend kans is dat die resultaat deur 'n statistiese toeval veroorsaak word.
As die resultaat korrek is, is die mees waarskynlike verklaring dat 'n nuwe krag wat op elektrone en muone met verskillende sterktes trek, inmeng met hoe hierdie skoonheidskwarke verval. Om egter seker te maak of die effek werklik is, is meer data nodig om die eksperimentele fout te verminder. Eers wanneer 'n resultaat die '5 sigma'-drempel bereik, wanneer daar minder as 'n een uit 'n miljoen kans is dat dit te wyte is aan toevallige toeval, sal deeltjiefisici dit as 'n ware ontdekking begin beskou.
"Die feit dat ons dieselfde effek gesien het as wat ons kollegas in Maart gesien het, verhoog beslis die kanse dat ons werklik op die punt staan om iets nuuts te ontdek," het dr. Harry Cliff van die Cavendish Laboratory gesê. "Dit is wonderlik om 'n bietjie meer lig op die legkaart te werp."
Vandag se lei het twee nuwe skoonheidskwarkbederf ondersoek uit dieselfde familie van verrottings as wat in die Maart-resultaat gebruik is. Die span het dieselfde effek gevind – die muonverval het net sowat 70% so dikwels plaasgevind as wat die elektron verval. Hierdie keer is die fout groter, wat beteken dat die afwyking rondom '2 sigma' is, wat beteken dat daar net meer as 'n 2% kans is dat dit te wyte is aan 'n statistiese eienaardigheid van die data. Alhoewel die resultaat op sy eie nie beslissend is nie, voeg dit verdere ondersteuning by tot 'n groeiende stapel bewyse dat daar nuwe fundamentele kragte is wat wag om ontdek te word.
"Die opgewondenheid by die Large Hadron Collider groei net soos die opgegradeerde LHCb-detektor aangeskakel gaan word en verdere data ingesamel word wat die nodige statistieke sal verskaf om 'n groot ontdekking te eis of te weerlê," het professor Val Gibson, ook van die Cavendish Laboratorium.
