นักฟิสิกส์ที่ทำงานในการทดลอง LHCb ที่ CERN พบหลักฐานการสลายตัวของอนุภาคที่หายากจนเกิดขึ้นประมาณหนึ่งในหมื่นล้านครั้ง ปิดฉากการค้นหาที่ดำเนินมากว่า 40 ปี
ผลลัพธ์เกี่ยวข้องกับอนุภาคบิวตี ฮาดรอนอายุสั้นที่มีควาร์กบอททอม ผลิตในการชนกันของโปรตอนพลังงานสูงภายใน Large Hadron Collider ความร่วมมือรายงานการสังเกตการณ์ในสัปดาห์นี้
ทำไมการสลายตัวที่หายากจึงคุ้มค่าที่จะตามหา
การสลายตัวที่หายากมีประโยชน์เพราะมันหายาก ในแบบจำลองมาตรฐาน ความน่าจะเป็นของการสลายตัวที่กำหนดสามารถคำนวณได้อย่างแม่นยำสูง หากการทดลองวัดอัตราที่แตกต่างจากการคาดการณ์ ช่องว่างจะชี้ไปยังอนุภาคหรือแรงที่ยังไม่ถูกสังเกต
การพบการสลายตัวในอัตราที่คาดไว้จึงเป็นการทดสอบว่าภาพมาตรฐานยังคงอยู่รอดในจุดที่อาจแตกหักได้ และยังตัดแบบจำลองที่เสนอไว้หลายแบบที่คาดการณ์อัตราแตกต่างออกไป
การวัดทำอย่างไร
เครื่องตรวจจับ LHCb ถูกออกแบบมาเพื่อระบุอนุภาคที่ผลิตจากการชนของโปรตอนและติดตามเส้นทางในระยะทางสั้น อนุภาคบิวตีสลายตัวภายในเครื่องตรวจจับในเสี้ยววินาที nanoseconds ดังนั้นการทดลองจึงพึ่งพาการติดตามที่แม่นยำและการระบุอนุภาคเพื่อสร้างสิ่งที่ผลิตขึ้นและวิธีที่มันแตกสลาย
การแยกสัญญาณจากพื้นหลังต้องวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่เก็บรวบรวมหลายปีของการเดินเครื่อง ความร่วมมือกล่าวว่าผลลัพธ์สอดคล้องกับแบบจำลองมาตรฐาน และการวัดตอนนี้กำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดขึ้นต่อแบบจำลองฟิสิกส์ใหม่หลายประเภท
สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไป
Large Hadron Collider กำลังเข้าสู่ช่วงการอัปเกรดเพื่อเพิ่มอัตราการชนและปริมาณข้อมูลที่บันทึก ข้อมูลที่มากขึ้นจะช่วยให้ LHCb ยืนยันการสังเกตและวัดการสลายตัวที่เกี่ยวข้องได้แม่นยำขึ้น
นักฟิสิกส์คาดมานานว่าฟิสิกส์ใหม่ หากมีอยู่ที่พลังงานที่เข้าถึงได้ จะปรากฏก่อนในกระบวนการที่ถูกกดทับอย่างหนักในแบบจำลองมาตรฐาน จนถึงตอนนี้การค้นหาเหล่านั้นพบความสอดคล้องมากกว่าความเบี่ยงเบน ซึ่งเป็นผลลัพธ์ในตัวเอง บอกนักทฤษฎีว่าอนุภาคใหม่ไม่สามารถซ่อนอยู่ที่ใด