Ein Signal nach 40 Jahren
Physiker am LHCb-Experiment des CERN haben den ersten Hinweis auf einen Zerfall gemeldet, der laut Theorie etwa bei einem von 10 Milliarden Beauty-Teilchen auftritt. Das Ergebnis stammt vom aufgerüsteten Detektor am Large Hadron Collider und folgt auf eine Suche, die vor mehr als vier Jahrzehnten begann.
Der Prozess ist als Bd zu My-My bekannt: Ein neutrales Teilchen mit einem Beauty-Quark zerfällt in zwei Myonen, schwerere Verwandte des Elektrons. Die Messung erreichte eine statistische Signifikanz von 3,2 Sigma – genug, um von einem Hinweis zu sprechen, aber weniger als die fünf Sigma, die die Teilchenphysik für eine Entdeckung verlangt.
Warum seltene Zerfälle wichtig sind
Beauty-Quarks entstehen bei Kollisionen in großer Zahl und leben etwa 1,5 Billionstel Sekunden. Je seltener ein Zerfall, desto empfindlicher kann er auf Teilchen reagieren, die zu schwer sind, um direkt am Collider erzeugt zu werden, weil diese Teilchen beeinflussen können, wie oft der Zerfall auftritt.
Die gemessene Rate stimmt mit dem Standardmodell überein, der aktuellen Beschreibung der fundamentalen Teilchen. Diese Übereinstimmung ist an sich nützlich: Sie verengt den Spielraum für unbekannte Physik in diesem Kanal und gibt Theoretikern einen schärferen Maßstab für künftige Daten.
Die Zeptowelt ausloten
Der aufgerüstete LHCb, ein 15-jähriges Projekt mit etwa 1.900 Forschern, kann Daten bis zu fünfmal schneller sammeln als zuvor. Ein in Großbritannien gebauter Silizium-Pixeldetektor namens Vertex Locator sitzt fünf Millimeter vom Strahl entfernt und bestimmt, wo Teilchen entstehen und wo sie zerfallen.
Chris Parkes von der University of Manchester, der die Kollaboration durch die Aufrüstung leitete, verglich die Chancen mit dem Finden eines perfekten Treffers bei einem ersten Date unter allen Menschen der Erde. Conor Fitzpatrick, stellvertretender Physikkoordinator, nannte den Zerfall einen goldenen Kanal zum Aufspüren neuer Physik.
Die Kollaboration erwartet bis Anfang der 2030er Jahre einen viel größeren Datensatz, und eine weitere Aufrüstung könnte die Sammelraten verzehnfachen. Das würde Messungen in den Zeptometerbereich treiben, ein Milliardstel eines Billionstels eines Meters, wo Physiker hoffen, Teilchen und Kräfte zu finden, die das Standardmodell nicht beschreibt.