Fysikere ved CERNs LHCb-eksperiment har fundet det første bevis på et partikelhenfald, der sker omtrent én gang for hver 10 milliarder tilfælde, og afslutter dermed en søgning, der begyndte i 1984.
En nål i 10 milliarder høstakke
Henfaldet skrives B0 til to myoner: en B0-meson, en kortlivet partikel, der indeholder en beauty-kvark, bliver til et par myoner, de tungere fætre til elektronen. Standardmodellen forudsiger, at dette bør ske cirka én gang for hver 10 milliarder B0-henfald.
CLEO-eksperimentet satte den første øvre grænse for raten i 1984. Generationer af detektorer har ledt siden. Beauty-kvarker produceres i enorme mængder i LHC-kollisioner, men overlever kun omkring 1,5 billiontedele af et sekund, så signalet skal trækkes ud af en enorm baggrund.
Tre sigma, ikke fem
Resultatet har en statistisk signifikans på 3,2 sigma. Det tæller som bevis, men er mindre end de fem sigma, som partikelfysikken kræver, før man kalder noget en opdagelse.
I de nye data alene målte teamet forgreningsbrøken til omkring 1,26 per 10 milliarder henfald med en statistisk usikkerhed på cirka 0,5. Kollaborationen rapporterede også forbedrede målinger af det beslægtede B0s-henfald til to myoner. Artiklen er under udgivelse i Physical Review X.
Hvorfor det betyder noget
Sjældne henfald er følsomme over for partikler, ingen har set. Ny fysik, der kobler til beauty-kvarker, ville flytte raten væk fra Standardmodellens forudsigelse. Indtil videre stemmer målingen overens med forudsigelsen, hvilket er nyttigt i sig selv: det begrænser modeller, der forventede en større effekt.
Et medlem af kollaborationen beskrev præcisionen som at banke på døren til Zeptoverset. Flere data fra High-Luminosity LHC-opgraderingen bør skubbe målingen forbi fem sigma og stramme fejlmargenerne.
Resultatet viser også, hvor langt feltet er kommet, siden søgningen startede. I 1984 var spørgsmålet, om et sådant henfald overhovedet eksisterede. Nu er spørgsmålet, om dets rate matcher teorien til anden decimal, hvilket er der, tegn på nye partikler ville vise sig.