Fysiker som arbetar vid LHCb-detektorn vid Large Hadron Collider har hittat antydningar om ett fenomen som inte kan förklaras inom ramen för modern fysik – Standardmodellen, som beskriver egenskaperna hos alla kända partiklar.
I mars publicerade en grupp forskare data som visar att magiska kvarkar (b-kvarkar) sönderfaller till myoner 15 % mindre ofta än till myonrelaterade partiklar – elektroner. Detta kan inte förklaras av standardmodellen, som förutsäger endast en diskrepans mellan myonen och elektronen, som är 200 gånger lättare än dess "tvilling". Med andra ord måste magiska kvarkar sönderfalla till myoner och elektroner med samma frekvens. Men i det ögonblicket var skillnaden mellan experimentdata och standardmodellen tre sigma, eller tre standardavvikelser, vilket inom partikelfysik inte är tillräckligt för att slutgiltigt bedöma en upptäckt.
För att fysiker ska kunna tala om existensen av en okänd kraft som stör sönderfallet av b-kvarkar till myoner, är det nödvändigt att uppnå ett resultat på fem sigma, när sannolikheten att skillnaden beror på slumpen blir mindre än en på miljonen. Även om den nya studien inte lyckades nå detta märke, observerade forskarna samma fenomen: de magiska kvarkarna sönderföll till myoner 30% mindre ofta än de sönderföll till elektroner. Skillnaden mellan teori och experiment var ungefär två standardavvikelser, eller ungefär två sigma. Sannolikheten för statistiska fel är med andra ord drygt 2 %.
Enligt forskare kommer driftsättningen av den moderniserade LHCb-detektorn att bidra till att bekräfta eller motbevisa dessa data, som kommer att behöva samla in ytterligare data och tillhandahålla ytterligare statistik.
Även om standardmodellen har klarat alla experimentella tester hittills vet forskarna att den är ofullständig. Den inkluderar inte gravitationsinteraktionen och beskriver inte de partiklar som skulle kunna förklara förekomsten av mörk materia, som utövar det observerade inflytandet på vanlig materia i universum. På senare tid har mer och mer data om den nya fysiken utanför standardmodellen ackumulerats, men hittills har forskare inte hittat tydliga bevis för dess existens.
Läs också:
- Fysiker slog rekordet för den lägsta temperaturen som uppnåtts under laboratorieförhållanden
- Nobelpriset i fysik 2021 tilldelas 3 forskare för att ha skapat ordning i kaos