ENGINEERINGNET.BE - Onlangs bespraken onderzoekers van LHCb op het CERN-seminar in Genève het verval van B0-mesonen, deeltjes die bestaan uit een beautyquark en een downquark.
B0-deeltjes ontstaan bij botsingen tussen protonen in de LHC versneller van CERN. Ze kunnen direct daarna onder meer vervallen naar een kaon, plus een muon en zijn antideeltje.
Onder theoretici geldt dit verval als een mogelijkheid om voorspellingen van het Standaardmodel nauwkeurig te testen. Daarbij is de hoek waaronder de deeltjes wegvliegen van bijzonder belang.
Interessant is dat het proces vermoedelijk gevoelig is voor afwijkingen van het Standaardmodel bij botsingsenergie die buiten het bereik van de LHC-versneller ligt. Zulke afwijkingen kunnen soms bij lagere energie hun schaduw al vooruit werpen. Bij B0-verval lijkt dat aan de orde.
LHCb is speciaal gebouwd voor het volgen van deeltjes en hun antideeltje. Eerder vond LHCb al voorzichtige aanwijzingen voor verschillen met voorspelde waarden die uit het Standaarmodel door de deeltjesfysica volgen. Met nieuwe data uit de periode 2016-2018 blijken die aanwijzingen nu statistisch harder te worden.
Het eerdere resultaat lag ongeveer 3.3 standaardafwijkingen van de verwachte waarde. Fysici noemen dat een hint, maar willen meer zekerheid. Die zekerheid groeit nu gestaag.
Het nieuwe resultaat ligt 4 standaardafwijkingen van de voorspelde waarde, iets wat fysici een aanwijzing noemen voor een echte afwijking. Bij vijf sigma of meer is er sprake van een ontdekking.
De LHCb-samenwerking is nog steeds uiterst voorzichtig met het resultaat. De voorspellingen zijn ingewikkelde berekeningen, en er kan een detail gemist zijn. Afwijkingen onder de 5 sigma kunnen op papier nog steeds een toevallige uitschieter zijn en bij meer metingen ook weer wegmiddelen.
Dat gebeurde enkele jaren geleden met een andere uitkomst van B0-vervalmetingen waarin aanvankelijk een verschil leek te bestaan tussen elektronen en muonen, een zwaardere versie van het elektron.
Die uitkomst verdween met meer metingen weer. Dit leek even het einde van de speurtocht bij LHCb naar afwijkingen van het Standaardmodel via B0-mesonen, ook al omdat tegelijk in het B0 naar muonenverval niet meer zekerheid werd gevonden ondanks meer data.
Nu is die groeiende zekerheid er alsnog. Een belangrijke beweging in de goede richting, zegt Nikhef-LHCb-fysicus Niels Tuning. “Dit is het hardste resultaat tot nog toe voor een aanwijzing voor nieuwe fysica voorbij het Standaardmodel.”
Hoe die nieuwe fysica er dan uitziet, is minder duidelijk. Er zijn tal van theoretische variaties op het Standaardmodel, waarvan bekend is dat het niet volledig is. Nieuwe nog onbekende deeltjes zijn een optie.
Tuning: “We moeten natuurlijk voorzichtig zijn. Maar als dit verderop een hard resultaat blijkt, kunnen we vermoedelijk alweer een aantal ideeën schrappen.”
