Signaali, jota on odotettu 40 vuotta
CERNin LHCb-kokeen fyysikot ovat raportoineet ensimmäisestä todisteesta hajoamisesta, jonka teorian mukaan pitäisi tapahtua noin kerran jokaista 10 miljardia beauty-hiukkasta kohden. Tulos, joka saatiin Large Hadron Colliderin päivitetystä ilmaisimesta, seuraa yli neljä vuosikymmentä sitten alkanutta etsintää.
Prosessi tunnetaan nimellä Bd to mu mu: beauty-kvarkin sisältävä neutraali hiukkanen hajoaa kahdeksi myoniksi, elektronin raskaammiksi sukulaisiksi. Mittaus saavutti 3,2 sigman tilastollisen merkitsevyyden, mikä riittää todisteeksi mutta jää alle viiden sigman, jota hiukkasfysiikka vaatii löydökselle.
Miksi harvinaiset hajoamiset ovat tärkeitä
Beauty-kvarkeja syntyy törmäyksissä suuria määriä, ja ne kestävät noin 1,5 biljoonasosasekuntia. Mitä harvinaisempi hajoaminen, sitä herkempi se voi olla hiukkasille, jotka ovat liian raskaita tuotettaviksi suoraan törmäyttimessä, koska ne voivat muuttaa sitä, kuinka usein hajoaminen tapahtuu.
Mitattu taajuus vastaa standardimallia, nykyistä kuvausta perushiukkasista. Yhteensopivuus on itsessään hyödyllistä: se kaventaa tuntemattoman fysiikan tilaa tässä kanavassa ja antaa teoreetikoille terävämmän vertailukohdan tulevalle datalle.
Zeptomaailman tutkiminen
Päivitetty LHCb, 15 vuoden hanke, jossa on mukana noin 1 900 tutkijaa, voi kerätä dataa jopa viisi kertaa aiempaa nopeammin. Britanniassa rakennettu piikselipixel-ilmaisin, Vertex Locator, sijaitsee viiden millimetrin päässä säteestä ja paikantaa, missä hiukkaset syntyvät ja hajoavat.
Manchesterin yliopiston Chris Parkes, joka johti yhteistyötä päivityksen läpi, vertasi todennäköisyyttä täydellisen vastineen löytämiseen ensitreffeillä kaikkien maapallon ihmisten joukosta. Fysiikan koordinaattorin varamies Conor Fitzpatrick kutsui hajoamista kultaiseksi kanavaksi uuden fysiikan havaitsemiseen.
Yhteistyö odottaa paljon suurempaa datamäärää 2030-luvun alkuun mennessä, ja lisäpäivitys voisi kymmenkertaistaa keräysnopeudet. Se veisi mittaukset kohti zeptometriä, metrin biljoonasosan miljardisosaa, jossa fyysikot toivovat löytävänsä hiukkasia ja voimia, joita standardimalli ei kuvaa.