Sinds de ontdekking van het Higgs-boson in 2012 is de Large Hadron Collider toegewijd aan het zoeken naar het bestaan van natuurkunde die verder gaat dan het standaardmodel. Daartoe werd in 1995 het Large Hadron Collider-schoonheidsexperiment (LHCb) opgericht, specifiek om te onderzoeken wat er na de oerknal gebeurde waardoor de materie kon overleven en het universum kon creëren zoals we het kennen.
Sinds die tijd heeft de LHCb nogal verbazingwekkende dingen gedaan. Dit omvat het ontdekken van vijf nieuwe deeltjes, het blootleggen van bewijs van een nieuwe manifestatie van materie-antimaterie-asymmetrie en (meest recentelijk) het ontdekken van ongebruikelijke resultaten bij het bewaken van bèta-verval. Deze bevindingen, die CERN in een recent persbericht heeft aangekondigd, kunnen een indicatie zijn van nieuwe fysica die geen deel uitmaakt van het standaardmodel.
In deze nieuwste studie merkte het LHCb-samenwerkingsteam op hoe het verval van B0 mesonen resulteerden in de productie van een opgewonden kaon en een paar elektronen of muonen. Muons, voor de goede orde, zijn subatomaire deeltjes die 200 keer zwaarder zijn dan elektronen, maar waarvan wordt aangenomen dat de interacties dezelfde zijn als die van elektronen (wat betreft het standaardmodel).
Dit is wat bekend staat als "lepton universality", dat niet alleen voorspelt dat elektronen en muonen zich hetzelfde gedragen, maar met dezelfde waarschijnlijkheid geproduceerd zou moeten worden - met enkele beperkingen als gevolg van hun verschillen in massa. Bij het testen van het verval van B0 mesonen ontdekte het team dat het vervalproces muonen produceerde met minder frequentie. Deze resultaten zijn verzameld tijdens Run 1 van de LHC, die liep van 2009 tot 2013.
De resultaten van deze vervaltests werden op dinsdag 18 april gepresenteerd tijdens een CERN-seminar, waar leden van het LHCb-samenwerkingsteam hun nieuwste bevindingen deelden. Zoals ze tijdens het seminar aangeven, zijn deze bevindingen significant omdat ze de resultaten lijken te bevestigen die zijn verkregen door het LHCb-team tijdens eerdere vervalonderzoeken.
Dit is zeker opwindend nieuws, omdat het verwijst naar de mogelijkheid dat nieuwe fysica wordt waargenomen. Met de bevestiging van het standaardmodel (mogelijk gemaakt met de ontdekking van het Higgs-deeltje in 2012), is het onderzoeken van theorieën die verder gaan dan dit (d.w.z. Supersymmetrie) een belangrijk doel van de LHC. En met de upgrades die in 2015 zijn voltooid, was dit een van de belangrijkste doelen van Run 2 (die tot 2018 zal duren).
Uiteraard gaf het LHCb-team aan dat verdere studies nodig zijn voordat er conclusies kunnen worden getrokken. Ten eerste heeft de discrepantie die ze opmerkten tussen het maken van muonen en elektronen een lage waarschijnlijkheidswaarde (ook bekend als p-waarde) tussen 2,2. tot 2,5 sigma. Om dat in perspectief te plaatsen, vond de eerste detectie van het Higgs-boson plaats op een niveau van 5 sigma.
Bovendien zijn deze resultaten niet consistent met eerdere metingen die erop wezen dat er inderdaad symmetrie is tussen elektronen en muonen. Als gevolg hiervan zullen meer vervaltests moeten worden uitgevoerd en meer gegevens moeten worden verzameld voordat het LHCb-samenwerkingsteam definitief kan zeggen of dit een teken was van nieuwe deeltjes, of slechts een statistische fluctuatie in hun gegevens.
De resultaten van dit onderzoek worden binnenkort bekendgemaakt in een LHCb-onderzoekspaper. En voor meer informatie, bekijk de PDF-versie van het seminar.
