ENGINEERINGNET.BE - De meeste natuurkundigen zijn het erover eens dat het Standaardmodel niet het volledige verhaal vertelt.
Zo worden quarks ingedeeld in twee categorieën, ‘up-type’ en ‘down-type’, die elk uit drie ‘generaties’ bestaan. Voor de down-type quarks zijn dat down, strange en beauty. Down is het lichtst, beauty het zwaarst.
‘We weten echter niet waarom er drie generaties zijn, en niet meer of minder’, zegt Ann-Kathrin Perrevoort van de Rijksuniversiteit Groningen.
Hetzelfde geldt voor leptonen, een groep van twaalf elementaire deeltjes waaronder elektronen en neutrino's. Die zijn ook onderverdeeld in twee types en drie generaties. ‘We kunnen deze getallen niet verklaren.'
Om de grenzen van het model te testen, ontwerpen fysici experimenten om allerlei effecten te onderzoeken die door het model worden voorspeld, of juist uitgesloten zijn.
In 's werelds grootste deeltjesversneller, de Large Hadron Collider (LHC), wordt onder meer het LHCb experiment uitgevoerd, waarbij de b staat voor beauty-quark. Dit is het experiment waarbij Perrevoort, De Bruyn en zo'n 1200 collega's betrokken zijn.
Als de LHC in werking is, vinden er circa 40 miljoen proton-protonbotsingen per seconde plaats. Die moeten in realtime worden waargenomen en geanalyseerd, omdat dit teveel informatie is om gelijk op te slaan.
De detectoren zoeken daarom naar de ‘handtekening’ van een beauty-quark tussen al die botsingen. Als die aanwezig is, wordt de gebeurtenis opgeslagen voor verdere analyse.
Perrevoort: ‘In de LHC kunnen we een groot aantal beauty-quarks produceren en hun verval in detail bestuderen. Dit betekent dat we de voorspellingen kunnen toetsen: als we zelfs maar de kleinste afwijking vinden, kan dit wijzen op fysica die verder gaat dan het Standaardmodel.’
De Bruyn: ‘Er zijn ruim 250 manieren waarop een beauty-quark kan vervallen tot andere deeltjes. Door deze specifieke vervalpaden te meten en onze experimentele resultaten te vergelijken met de voorspellingen, kunnen we testen of de theorie klopt of niet.'
Perrevoort: ‘Door verschillende paden uit te sluiten, krijgen we een meer gedetailleerde kennis van het Standaardmodel, wat betekent dat we sommige ideeën kunnen uitsluiten. Ook hebben de metingen al enkele waarnemingen aan het licht gebracht die in tegenspraak zijn met het Standaardmodel.’
Deze waarnemingen hebben nog geen statistische significantie bereikt, dus er zijn meer data en nauwkeurigere metingen nodig. 'Maar het stimuleert wel de zoektocht naar nieuwe fysica,' aldus Perrevoort.
