ATLAS-experiment meet hoe identiek muonen en taudeeltjes zijn

In theorie zijn elektronen, muonen en tau-leptonen identiek, afgezien van hun massa. Maar meten is weten, en het ATLAS-experiment gebruikt daar als eerste de LHC-versneller voor.

Trefwoorden: #ATLAS-experiment, #CERN, #elektronen, #Genève, #lepton-universaliteit, #LHC-versneller, #massa, #muonen, #tau-leptonen

Lees verder

research

( Foto: Nikhef )

ENGINEERINGNET.BE - Er is een analyse gemaakt van de zogeheten lepton-universaliteit die is nagemeten met botsingen in de LHC-versneller op CERN in Genève.

Daarbij werd gekeken naar eventuele verschillen in de koppeling van deeltjes met het W-deeltje, drager van de zwakke wisselwerking.

In de metingen blijken geen verschillen van betekenis in de relatie van het muon en het tau-deeltje met W-deeltjes die zijn ontstaan bij protonbotsingen in de LHC-versneller.

Leptonen zijn elementaire deeltjes in het standaardmodel. Het elektron is het bekendste. Maar in de natuur blijken ook een 200 keer zwaardere versie voor te komen, het muon. En een nog veel zwaarder tau-deeltje.

Voor zover theoretici weten, is massa het enige verschil tussen deze deeltjes. Vraag daarbij is waarom er eigenlijk drie generaties van een vergelijkbaar deeltje bestaan in de deeltjeswereld.

Naar de nieuwe metingen van de vergelijkbaarheid van muonen en taudeeltjes werd al jaren uitgekeken. In 2013 suggereerden metingen van LEP, de voorganger van de LHC op CERN, dat er wel een extra verschil tussen de muonen en tau deeltjes kon bestaan. Het verschil tussen elektronen en muonen leek daar al minimaal.

De laatste jaren is leptonuniversaliteit een hot topic in de deeltjesfysica. In het LHCb-experiment, ook op CERN, werd dit voorjaar een mogelijke afwijking tussen elektronen en muonen gezien. Afwijkingen kunnen duiden op een nieuwe kracht in de deeltjeswereld.

De onzekerheid van de eerdere afwijking was 2,7 sigma, dus nog geen serieus verschil. In de nieuwe metingen van ATLAS is de onzekerheid gehalveerd en is het mogelijke verschil tussen tau en muon verdwenen.

Het verschil is dat LEP destijds met botsende puntdeeltjes zonder veel achtergrondruis W en Z-deeltjes kon maken. De LHC laat protonen botsen, geen puntdeeltjes dus wat veel meer achtergrond geeft. Daaruit is deze nieuwe analyse te destilleren.