CERNin LHCb-kokeen fyysikot ovat löytäneet ensimmäisen todisteen hiukkasen hajoamisesta, joka tapahtuu karkeasti kerran joka 10 miljardissa tapauksessa, päättäen haun, joka alkoi vuonna 1984.
Neula 10 miljardin heinäsuovan joukossa
Hajoaminen kirjoitetaan B0 kahdeksi myoniksi: B0-mesoni, lyhytikäinen kauneuskvarkin sisältävä hiukkanen, muuttuu myonipariksi, elektronin raskaammiksi serkuiksi. Standardimalli ennustaa, että näin pitäisi tapahtua noin kerran 10 miljardissa B0-hajoamisessa.
CLEO-koe asetti ensimmäisen ylärajan nopeudelle vuonna 1984. Sukupolvet ilmaisimia ovat etsineet siitä lähtien. Kauneuskvarkeja tuotetaan valtavia määriä LHC-törmäyksissä, mutta ne elävät vain noin 1,5 biljoonasosasekuntia, joten signaali on erotettava valtavasta taustasta.
Kolme sigmaa, ei viittä
Tuloksen tilastollinen merkitsevyys on 3,2 sigmaa. Se lasketaan todisteeksi, mutta jää alle viiden sigman, jota hiukkasfysiikka vaatii ennen kuin jotain kutsutaan löydöksi.
Pelkästään uusissa tiedoissa ryhmä mittasi haarautumissuhteeksi noin 1,26 jokaista 10 miljardia hajoamista kohden, tilastollisen epävarmuuden ollessa noin 0,5. Yhteistyö raportoi myös parannettuja mittauksia liittyvästä B0s:n hajoamisesta kahdeksi myoniksi. Artikkeli on painossa Physical Review X -lehdessä.
Miksi sillä on merkitystä
Harvinaiset hajoamiset ovat herkkiä hiukkasille, joita kukaan ei ole nähnyt. Uusi fysiikka, joka kytkeytyy kauneuskvarkeihin, siirtäisi nopeutta pois Standardimallin ennusteesta. Toistaiseksi mittaus on ennusteen mukainen, mikä on itsessään hyödyllistä: se rajoittaa malleja, jotka odottivat suurempaa vaikutusta.
Yksi yhteistyön jäsen kuvaili tarkkuutta koputtamiseksi tseptomaailman ovelle. Lisätiedot High-Luminosity LHC -päivityksestä pitäisi työntää mittaus yli viiden sigman ja kaventaa virhepalkkeja.
Tulos osoittaa myös, kuinka pitkälle ala on edennyt haun alusta. Vuonna 1984 kysymys oli, oliko tällaista hajoamista ollenkaan. Nyt kysymys on, vastaako sen nopeus teoriaa toisen desimaalin tarkkuudella, missä uusien hiukkasten merkit näkyisivät.