Seltene Teilchen Entdeckung verdunkelt Hoffnungen für exotische Theorien

Physiker haben eine extrem seltene Partikel Zerfall im Inneren der weltweit größten Atom Smasher gemessen – eine Entdeckung, die stärkt des führenden Modells der Teilchenphysik und lässt wenig Raum für unentdeckte Teilchen jenseits dieser Theorie.

In Large Hadron Collider (LHC), einem 17-Meile-langen (27 Kilometer) kreisförmigen Tunnel unter Frankreich und der Schweiz, sind Partikel bis nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und dann zertrümmert zusammen. Die Kollisionen ergeben sich eine Reihe von Fußgänger Partikel sowie einige exotische Raritäten. Es ist eines dieser seltenen Teilchen, genannt B-Sub-s, die Physiker vor kurzem gemessen.

B-Sub-s-Teilchen bestehen aus zwei Arten von Quarks: unten Quarks und Anti-strange-Quarks (die Antimaterie Gegenstücke zu Strange-Quarks). Sie dauern nur eine sehr kurze Zeit nach der Erstellung in der LHC in leichteren Teilchen schnell vergehen. Physiker sagen jetzt, sie B-Sub-s-Teilchen in zwei Teilchen genannt Myonen (Vettern der Elektronen) verfallenden beobachtet habe. [Über Higgs: 5 schwer fassbaren Teilchen, die im Universum lauern können]

Dieser Zerfallsprozess hatte durch die dominante Teilchenphysik Theorie, genannt das Standardmodell vorhergesagt worden und wurde erwartet, nur etwa dreimal in jedem Milliarden Zerfälle auftreten. Zwei Experimente am LHC – die CMS (Compact Muon Solenoid) und LHCb (LHCbeauty) Projekte – haben nun genug von diesen zerfällt zu finden, dass der Prozess in der Tat, mit fast genau dieser Geschwindigkeit geschieht, gemessen.

"Dies ist ein Sieg für den Standard-Modell" sagte CMS Physiker Joel Butler von Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, in einer Erklärung. "Aber wir wissen, dass das Standardmodell unvollständig ist, so dass wir immer wieder versuchen, Dinge zu finden, die mit ihm einverstanden."

Einige Wissenschaftler hatten gehofft, dass LHC messen würde dieser spezifischen Zerfallsprozess passiert etwas mehr oder weniger häufig als das Standard-Modell sagt voraus, das könnte bedeuten, dass gibt es unentdeckte Teilchen, die in irgendeiner Weise stören.

Partikel jenseits des Standardmodells wäre eine willkommene finden, Physiker sagen, weil das Modell derzeit keine Möglichkeit hat, dunkle Materie oder viele andere Geheimnisse der Natur zu erklären. Einige Physiker vermuten das Universum ist bewohnt von mehr Partikel als die Theorie beschreibt – wie eine Palette von Partikeln von einer Idee namens Supersymmetrie vorhergesagten — aber diese Partikel haben bisher schwer.

"Dies ist der Ort zu suchen, neue Physik," sagte LHCb Physiker Sheldon Stone der Syracuse University. "Kleine Abweichungen von der vorhergesagten Rate würde das Vorhandensein der neuen Kräfte oder Partikel verankern."

So weit, der LHC Beobachtungen entsprechen die Erwartungen des Standardmodells, aber gibt es noch ein wenig Spielraum für neue Physik. In Zukunft hoffen Forscher vergleichen das B-Sub-s Myon Verfall zum Verfall von einem anderen Teilchen, genannt B-Sub-d, die ein Bottom-Quark und einem Anti-Down-Quark hat.

Das letztere Partikel wird voraussichtlich in zwei Myonen zerfallen noch seltener als die B-Sub-s, so dass Physiker werden müssen mehr Daten warten müssen, bevor sie diesen Prozess studieren können.

Der LHC ist derzeit für Upgrades heruntergefahren aber sollten neu starten, auf eine höhere Energie im Jahr 2015, die ermöglichen noch mehr Kollisionen auftreten und im Gegenzug produzieren mehr Daten für Forscher zu analysieren.

LHC-Forscher bekannt ihre neuen Erkenntnisse heute (19. Juli) auf der EPS-HEP-Konferenz in Stockholm, Schweden.

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