วิทยาศาสตร์

LHCb พบหลักฐานแรกของการสลายตัวที่เกิดขึ้นหนึ่งครั้งในอนุภาคบิวตี 10,000 ล้านอนุภาค

3 ยอดเข้าชม

สัญญาณที่ใช้เวลาสร้าง 40 ปี

นักฟิสิกส์ในการทดลอง LHCb ของ CERN รายงานหลักฐานแรกของการสลายตัวที่ทฤษฎีกล่าวว่าเกิดขึ้นประมาณหนึ่งครั้งในทุก ๆ 10,000 ล้านอนุภาคบิวตี ผลลัพธ์จากเครื่องตรวจจับที่อัปเกรดแล้วที่เครื่องชนอนุภาคขนาดใหญ่ ตามหลังการค้นหาที่เริ่มต้นเมื่อกว่าสี่ทศวรรษก่อน

กระบวนการนี้เรียกว่า Bd to mu mu: อนุภาคเป็นกลางที่มีควาร์กบิวตีสลายตัวเป็นมิวออนสองตัว ซึ่งเป็นญาติที่หนักกว่าของอิเล็กตรอน การวัดมีนัยสำคัญทางสถิติที่ 3.2 ซิกมา ซึ่งเพียงพอที่จะเรียกว่าหลักฐาน แต่ยังไม่ถึงห้าซิกมาที่ฟิสิกส์อนุภาคกำหนดสำหรับการค้นพบ

เหตุใดการสลายตัวที่หายากจึงสำคัญ

ควาร์กบิวตีถูกผลิตขึ้นในปริมาณมากในการชนและมีอายุประมาณ 1.5 ล้านล้านล้านวินาที ยิ่งการสลายตัวหายากเท่าใด ก็ยิ่งไวต่ออนุภาคที่หนักเกินกว่าจะผลิตได้โดยตรงที่เครื่องชนมากขึ้นเท่านั้น เพราะอนุภาคเหล่านั้นสามารถเปลี่ยนความถี่ที่การสลายตัวเกิดขึ้นได้

อัตราที่วัดได้สอดคล้องกับแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งเป็นคำอธิบายปัจจุบันของอนุภาคมูลฐาน ความสอดคล้องนั้นมีประโยชน์ในตัวเอง: มันจำกัดพื้นที่สำหรับฟิสิกส์ที่ไม่รู้จักในช่องทางนี้ และให้นักทฤษฎีมีเกณฑ์อ้างอิงที่คมชัดขึ้นสำหรับข้อมูลในอนาคต

การสำรวจเซปโตว์เวิร์ส

LHCb ที่อัปเกรดแล้ว ซึ่งเป็นโครงการ 15 ปีที่เกี่ยวข้องกับนักวิจัยประมาณ 1,900 คน สามารถเก็บข้อมูลได้เร็วขึ้นถึงห้าเท่าเมื่อเทียบกับก่อนหน้านี้ เครื่องตรวจจับพิกเซลซิลิคอนที่สร้างโดยอังกฤษชื่อ Vertex Locator ตั้งอยู่ห่างจากลำแสงห้ามิลลิเมตร และระบุตำแหน่งที่อนุภาคถูกผลิตและที่ที่มันสลายตัวได้อย่างแม่นยำ

คริส พาร์กส์ จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ซึ่งนำความร่วมมือผ่านการอัปเกรด เปรียบเทียบโอกาสนี้กับการหาคู่ที่สมบูรณ์แบบในการเดตครั้งแรกท่ามกลางทุกคนบนโลก คอนเนอร์ ฟิตซ์แพทริก รองผู้ประสานงานด้านฟิสิกส์ เรียกการสลายตัวนี้ว่าช่องทางทองสำหรับการค้นพบฟิสิกส์ใหม่

ความร่วมมือคาดว่าจะมีชุดข้อมูลที่ใหญ่กว่ามากภายในต้นทศวรรษ 2030 และการอัปเกรดเพิ่มเติมอาจเพิ่มอัตราการเก็บข้อมูลได้สิบเท่า ซึ่งจะผลักดันการวัดไปสู่ระดับเซปโตเมตร ซึ่งเป็นหนึ่งในพันล้านของหนึ่งในล้านล้านของเมตร ที่นักฟิสิกส์หวังจะพบอนุภาคและแรงที่แบบจำลองมาตรฐานไม่ได้อธิบาย

แหล่งที่มา: University of Manchester