En signal 40 år under uppbyggnad
Fysiker vid CERN:s LHCb-experiment har rapporterat det första tecknet på en sönderfall som teorin säger inträffar ungefär en gång på var 10 miljardte beauty-partikel. Resultatet, från den uppgraderade detektorn vid Large Hadron Collider, följer på en jakt som började för mer än fyra decennier sedan.
Processen kallas Bd till my my: en neutral partikel som innehåller en beauty-kvark sönderfaller till två myoner, tyngre släktingar till elektronen. Mätningen nådde en statistisk signifikans på 3,2 sigma, tillräckligt för att kalla det ett tecken men kort om de fem sigma som partikelfysiken kräver för en upptäckt.
Varför sällsynta sönderfall spelar roll
Beauty-kvarkar produceras i stora mängder i kollisioner och lever i ungefär 1,5 biljondels sekund. Ju sällsyntare ett sönderfall är, desto känsligare kan det vara för partiklar som är för tunga för att produceras direkt i kollideraren, eftersom dessa partiklar kan ändra hur ofta sönderfallet sker.
Den uppmätta frekvensen stämmer överens med standardmodellen, den nuvarande beskrivningen av fundamentala partiklar. Den överensstämmelsen är användbar i sig: den minskar utrymmet för okänd fysik i denna kanal och ger teoretikerna ett skarpare riktmärke för framtida data.
Att sondera zeptovärlden
Den uppgraderade LHCb, ett 15-årigt projekt med omkring 1 900 forskare, kan samla in data upp till fem gånger snabbare än tidigare. En brittiskbyggd kiselpixeldetektor kallad Vertex Locator sitter fem millimeter från strålen och lokaliserar var partiklar produceras och var de sönderfaller.
Chris Parkes vid University of Manchester, som ledde samarbetet genom uppgraderingen, jämförde oddsen med att hitta en perfekt matchning på en första dejt bland alla människor på jorden. Conor Fitzpatrick, biträdande fysikkoordinator, kallade sönderfallet en gyllene kanal för att upptäcka ny fysik.
Samarbetet räknar med en mycket större datamängd i början av 2030-talet, och en ytterligare uppgradering skulle kunna tiofaldiga insamlingstakten. Det skulle föra mätningarna mot zeptometern, en miljarddels biljondels meter, där fysikerna hoppas hitta partiklar och krafter som standardmodellen inte beskriver.