LHCb-experiment op CERN laat ruimte voor twijfel aan deeltjestheorie

Uit het nieuwe experiment blijkt dat het elektron en zijn 200 keer zwaardere versie, het muon, mogelijk toch meer verschillen dan gedacht. Dit kan wijzen op een onbekend nieuw deeltje, het leptoquark.

Trefwoorden: #CERN, #deeltjestheorie, #experiment, #LHCb

Lees verder

research

( Foto: Nikhef )

ENGINEERINGNET.BE - Onlangs maakte de LHCb-samenwerking metingen bekend van een specifiek verval van geproduceerde b-mesonen bij protonbotsingen in de LHC-versneller op CERN. Deze deeltjes kunnen uiteenvallen in zogeheten kaonen en in theorie even vaak in een elektron of een muon.

In principe kan het verval plaatsvinden naar vier soorten kaonen. LHCb kijkt in elk type verval naar eventuele verschillen tussen de route naar een elektron en naar een muon.

Dinsdag maakte LHCb metingen aan twee vervalroutes bekend, geheten KOS en K*+, uit de periode 2011-2018. De uitkomsten worden uitgedrukt in een verhouding tussen waarnemingen met muonen en met elektronen, de grootheid R_k, die in theorie 1 moet zijn.

Het Standaardmodel van de deeltjesfysica kent geen verschil, afgezien van de massa van de twee leptonen. Het LHCb-experiment wordt gezien als een belangrijke test voor deze zogenoemde lepton-universaliteit.

De nieuwe metingen liggen op 0,66 en 0,70. Dat is lager dan 1, maar de onzekerheid in de uitkomsten is te groot voor dramatische conclusies.

“Formeel zeggen we dat het overeenstemt met het standaardmodel”, zegt Niels Tuning, physics coördinator van het experiment. Tegelijk past het wel in het patroon van een lagere R_k waarde dan de theorie voorspelt.

In maart publiceerde LHCb al resultaten van de belangrijkste kaon-route die kunnen wijzen op een verschillend gedrag van elektronen en muonen. De eerdere meting kwam op R_k 0,85 en had een significatie van 3.1 sigma.

Voor fysici is dat een signaal dat serieus te nemen is, maar nog geen hard bewijs van een afwijking. De nieuwe resultaten halen nog geen 1,5 sigma en kunnen nog steeds een toevallige afwijking zijn.

Een eventueel verschil tussen elektronen en muonen past niet in het standaardmodel van de deeltjesnatuurkunde, en kan een aanwijzing zijn voor een onbekende vijfde kracht in de natuur: het leptoquark.