Seltene subatomaren Teilchen Entdeckung schiebt die Grenzen der aktuellen Physik

Beobachtungen von extrem seltenen subatomaren Teilchen Aktionen konnten Wissenschaftler legte eine der strengsten Grenzwerte noch auf der herrschenden Theorie der Elementarteilchenphysik.

Physiker am größten Teilchenbeschleuniger der Welt, der Large Hadron Collider (LHC) in Genf, eine Art von Teilchen namens B-Mesonen-Zerfall in andere Teilchen genannt Myonen beobachtet haben – ein sehr ungewöhnliches Ereignis. Durch das Messen, wie oft dies geschieht, können die Wissenschaftler testen Vorhersagen durch das Standard-Modell, die Theorie, die das Reich dieser winzigen Teilchen regelt.

Diese Theorie ist sehr erfolgreich bei der Beschreibung aller bekannten Bausteine der Materie, einschließlich der Protonen, Neutronen und Elektronen, aus denen Atome, und viele ihrer exotischen Vettern. Doch Physiker, dass das Standardmodell unvollständig ist wissen, da es dunkle Materie und dunkle Energie enthält.

Diese unsichtbaren Bestandteile des Universums nie direkt erkannt, aber werden gedacht, um 96 Prozent des Kosmos zu komponieren. Physiker hoffen, dass durch das Studium einer der seltensten Partikel-Veranstaltungen, die Löcher in das Standard-Modell zu finden und entdecken neue Physik näher kommen kann. [Der Natur kleinste Partikel zerlegt (Infografik)]

Explodierende neue Teilchen

Die Ergebnisse stammen aus einem Experiment am LHC genannt LHCb (für LHC Schönheit), die Protonen in das Gaspedal 17 Meilen (27 km) langen unterirdischen Ring ineinander kollidiert.

Wenn die Protonen kollidieren, sie schaffen energetischen Explosionen, die Anlass zu einer Vielzahl von anderen Teilchen – einige banale und einige exotische. Dazu gehören unter anderem B-Mesonen, speziell eine Spezies namens Bs (B-Sub-s)-Meson, das ein Strange-Quark und einem Antiquark unten aus. (Alle Teilchen des Standardmodells sind Antimaterie Partner Partikel bei gleicher Masse aber entgegengesetzte Ladung. Ein Antiquark ist der Antimaterie-Partner, den Quark, das Bestandteil der Protonen und Neutronen ist.)

B-Mesonen sind instabile Teilchen, die in der Regel weniger als eine Sekunde vor dem verfallenden in etwas anderes zustande entspringen. Es ist sehr ungewöhnlich, aber nicht von ungehört, damit er in zwei Myonen zerfallen.

LHCb-Wissenschaftler haben nun die genaue Rate, an dem sie in zwei Myonen zerfallen, gemessen: weniger als 4,5 Zerfälle pro Milliarde Bs zerfällt.

"Das LHCb-Ergebnis auf Bs verfallenden, zwei Myonen schiebt unser Wissen über das Standard-Modell auf ein beispielloses Niveau und erzählt uns die maximale Menge an neuen Physik wir erwarten können, wenn überhaupt, in dieser sehr seltenen Zerfall" LHCb Sprecher Pierluigi Campana in einer Erklärung sagte. "Wir wissen, dass dies ein wichtiges Ergebnis für die theoretische Gemeinschaft ist."

Seltsame Antimaterie

Die neuen Erkenntnisse könnten Aufschluss über das Geheimnis, warum das Universum vor allem von Materie und keine Antimaterie hergestellt wird.

Wenn das Universum beim Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren geschaffen wurde, enthielt es wahrscheinlich nahezu gleichen Teilen Materie und Antimaterie. Wenn ein Materieteilchen seine Geschwister Antimaterie trifft, vernichten die beiden um reine Energie zu werden.

Aus irgendeinem Grund die meisten von Materie und Antimaterie im frühen Universum scheint vernichtet haben, hinterlässt einen Überschuss an Materie, die erstellt, die Sterne und Galaxien und Planeten, die wir heute sehen. Aber Wissenschaftler wissen nicht, warum es Materie übrig.

Physiker beste Schätzung für die Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie ist, dass Materie und Antimaterie Zerfall in andere Teilchen zu leicht unterschiedlichen Preisen. Durch das Studium der seltenen Zerfällen von Partikeln, wie die b-Meson, die Antimaterie enthalten, hoffen Forscher, näher an die Antwort kommen.

"Manchmal fühlen wir wie Achilles die Schildkröte zu verfolgen," sagte Campana. "Wir glauben unsere Distanz von der neuen Physik stetig halbieren, aber schließlich erreichen wir es!"

LHCb-Forscher präsentierten ihre Ergebnisse heute (5. März) bei der Rencontres de Moriond-Konferenz in La Thuile, Italien.

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