Một tín hiệu được chờ đợi 40 năm
Các nhà vật lý tại thí nghiệm LHCb của CERN đã báo cáo bằng chứng đầu tiên về một phân rã mà lý thuyết cho rằng xảy ra khoảng một lần trong mỗi 10 tỷ hạt beauty. Kết quả này, từ máy dò đã được nâng cấp tại Máy gia tốc hạt lớn, tiếp nối một cuộc tìm kiếm bắt đầu từ hơn bốn thập kỷ trước.
Quá trình này được gọi là Bd thành mu mu: một hạt trung hòa chứa quark beauty phân rã thành hai muon, họ hàng nặng hơn của electron. Phép đo đạt độ tin cậy thống kê 3,2 sigma, đủ để gọi là bằng chứng nhưng chưa đạt năm sigma mà vật lý hạt yêu cầu để công bố một phát hiện.
Tại sao các phân rã hiếm lại quan trọng
Quark beauty được tạo ra với số lượng lớn trong các vụ va chạm và tồn tại khoảng 1,5 phần nghìn tỷ giây. Phân rã càng hiếm thì càng có thể nhạy cảm với các hạt quá nặng để có thể tạo ra trực tiếp tại máy gia tốc, vì những hạt đó có thể thay đổi tần suất xảy ra phân rã.
Tốc độ đo được phù hợp với Mô hình Chuẩn, mô tả hiện tại về các hạt cơ bản. Sự phù hợp đó tự nó hữu ích: nó thu hẹp khoảng trống dành cho vật lý chưa biết trong kênh này và mang lại cho các nhà lý thuyết một chuẩn mực sắc nét hơn cho dữ liệu tương lai.
Thăm dò thang zepto
LHCb đã được nâng cấp, một dự án kéo dài 15 năm với khoảng 1.900 nhà nghiên cứu, có thể thu thập dữ liệu nhanh gấp năm lần so với trước. Một máy dò pixel silicon do Anh chế tạo có tên Vertex Locator nằm cách chùm tia năm milimét và xác định chính xác nơi các hạt được tạo ra và nơi chúng phân rã.
Chris Parkes thuộc Đại học Manchester, người lãnh đạo nhóm hợp tác qua quá trình nâng cấp, so sánh tỷ lệ cược với việc tìm được một cặp hoàn hảo ngay buổi hẹn đầu tiên trong số tất cả mọi người trên Trái Đất. Conor Fitzpatrick, điều phối viên vật lý phó, gọi phân rã này là một kênh vàng để phát hiện vật lý mới.
Nhóm hợp tác dự kiến có bộ dữ liệu lớn hơn nhiều vào đầu những năm 2030, và một lần nâng cấp nữa có thể tăng tốc độ thu thập lên gấp mười lần. Điều đó sẽ đẩy các phép đo tiến tới thang zeptomet, một phần tỷ của một phần nghìn tỷ mét, nơi các nhà vật lý hy vọng tìm thấy các hạt và lực mà Mô hình Chuẩn không mô tả.