LHCb-experiment bevestigt mogelijk afwijking van standaard deeltjestheorie

Uit het LHCb-experiment op CERN blijkt opnieuw een aanwijzing voor het bestaan van nieuwe, onbekende deeltjes, zoals de zogeheten lepto-quark. De resultaten werden onlangs bekend gemaakt.

Trefwoorden: #CERN, #deeltjesversneller, #experiment, #LHCb

Lees verder

research

( Foto: CERN )

ENGINEERINGNET.BE - Op CERN zijn onlangs de resultaten bekend gemaakt van de LHCb-test van de zogenoemde lepton-universaliteit. Dat is het principe dat de standaard deeltjestheorie geen fundamenteel onderscheid ziet tussen elektronen en de zwaardere versies daarvan: muonen en tau-deeltjes.

Als er wel zo’n verschil bestaat, moet het bestaande en veelgeteste Standaardmodel worden aangepast of misschien uitgebreid, denken fysici al jaren. Eerder speurden om die reden BarBar in de VS en Belle in Japan naar verschillen tussen de drie elektron-achtigen. Zij vonden hints voor afwijkingen, maar nog geen hard bewijs.

Het LHCb-experiment bekijkt vooral het verval van zogeheten B-mesonen die ontstaan als protonen uit de LHC-versneller op elkaar botsen. B-mesonen bevatten een b-quark dat via de zwakke wisselwerking naar een c-quark kan vervallen. Daarbij ontstaan zogeheten D-mesonen plus in theorie even vaak muonen of taudeeltjes, afgezien van correcties voor hun massa.

In de ingewikkelde processen met twee verschillende soorten D-mesonen ziet LHCb nu aanwijzingen voor een afwijking van wat het standaardmodel voorspelt. De metingen zelf liggen statistisch meer dan 3 sigma van de voorspelde standaardwaarde, een hint voor een afwijking maar nog geen hard bewijs.

Aan de gecombineerde analyses is ruim zeven jaar gewerkt. Eerder had LHCb een resultaat voor een van beide D-mesonen dat statistisch nog in overeenstemming met het Standaardmodel kon zijn.

De nieuwe meting verandert het gemiddelde en de onzekerheid van alle experimenten samen nauwelijks, aldus hoofdonderzoeker Greg Ciezarek.

“Dit verandert niet meteen de wereld, maar het is een goede reden om hieraan verder te werken”, zei hij. Dat de verschillende experimenten relatief dicht bij elkaar liggen noemde hij belangrijk.

De huidige resultaten berusten op metingen van LHCb in de eerste jaren van de LHC-versneller, de zogeheten Run1. Inmiddels is er ook een veel ruimere dataset van Run2, die wacht op volledige analyse, en worden ook weer nieuwe metingen gedaan met de juist herstarte LHC-versneller.

Theoretici hebben verschillende verklaringen geopperd voor een eventueel verschil tussen elektronen en muonen of taudeeltjes. Een ervan is een zogeheten lepto-quark, een deeltje dat zowel met quarks interactie heeft als met leptonen. Zoiets bestaat niet in het huidige Standaardmodel.