Seltene Teilchen finden kann Zweifel an beliebten Physik-Theorie

Eine extrem seltene Partikel-Messung aus der weltweit größten Atom Smasher könnte Zweifel an eine populäre Theorie über die grundlegenden Bausteine des Universums, einschließlich der dunklen Materie.

Physiker vom Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz haben eine bestimmte Art von Teilchen Umwandlung zum ersten Mal gemessen und festgestellt, dass es fast so oft wie vorhergesagt durch die dominierende Theorie der Elementarteilchenphysik, genannt das Standardmodell passiert.

Die Messung ist nur vorläufig — die Forscher noch nicht genug Daten um positiv zu sein was sie sehen, ist nicht nur ein zufälliges Ereignis. Dennoch ist die Tatsache, dass die ersten Beobachtungen so gut mit den Vorhersagen des Standardmodells entsprechen kein hoffnungsvollen Zeichen für Wissenschaftler "neue Physik", wie neue Teilchen, die nicht durch das Standardmodell vorhergesagt nennen.

Eine der beliebtesten Theorien der neuen Physik ist die Idee des "Supersymmetrie" – haben alle bekannten subatomaren Teilchen "Superpartner" Teilchen, die bisher noch nicht beobachtet. Wenn diese Superpartners vorhanden sind, sie erklären könnte einige hartnäckige Physik-Rätsel, wie die Natur der dunklen Materie, eine unsichtbare Substanz gedacht, um ein Viertel des Universums. Wissenschaftler glauben, dass dunkler Materie in der Tat der supersymmetrischen Teilchen bestehen kann, die noch noch nicht erkannt wurden.

Während die neue Messung berichtet heute (12. November) von den Physikern am LHCb-Experiment im Large Hadron Collider, widerlegt diese Idee nicht, es nicht unterstützt, entweder. [Fotos: die weltweit größte Atom Smasher (LHC)]

"Viele neue Theorien der Physik erhalten einen harten Schlag durch die sehr gute Übereinstimmung zwischen Standardmodell Vorhersage und beobachtete Rate" Teilchenphysiker Tommaso Dorigo, arbeitet auf einem separaten experiment am Large Hadron Collider CMS genannt, schrieb in seinem Blog heute.

Seltensten jemals gesehen

LHCb-Wissenschaftler berichtet, dass sie beobachtet hatten, Anzeichen von Teilchen genannt B_s ("B-Sub-S")-Mesonen, die aus einer unteren Antiquark gebunden an ein Strange-Quark ("unten" und "fremd" sind zwei Arten von Quarks und Anti-Quarks sind die Antimaterie-Partner-Partikel von normaler Materie Quarks), verfallen in zwei Teilchen genannt Myonen.

B_s-Mesonen sind instabile Teilchen, die nicht normalerweise auf der Erde gefunden, aber werden manchmal erstellt, wenn Protonen frontal ineinander zerschlagen nach nahe der Lichtgeschwindigkeit um den LHC 17 Meilen (27 Kilometer) langen unterirdischen Ring bis zu beschleunigt wird. Die daraus resultierende Explosion entsteht eine Fülle von exotischen Teilchen, einschließlich erhebliche Mengen an B_s Mesonen.

Diese Partikel werden voraussichtlich in Paare von Myonen durch das Standardmodell zerfallen, aber nur sehr, sehr selten – etwa dreimal in jedem 1 Milliarde total zerfällt der B_s Mesonen. In der Regel verwandeln diese Teilchen in andere Dinge.

Teilchenphysik Experimente, einschließlich den jetzt im Ruhestand Tevatron Collider in Illinois, haben diesem Zerfall seit zwei Jahrzehnten ohne Glück bis jetzt gesucht. Im März dieses Jahres angekündigt LHCb Physiker sie hatte Grenzen gesetzt, auf wie oft der Verfall auftreten kann, aber jetzt sie berichten die ersten Beweise für ihr auftreten.

"Es ist ein großer Beweis für ihre Fähigkeit, diese extrem seltene Decay Modus herausgreifen und offenbar sehen ein Signal", sagte theoretischer Physiker Lance Dixon von SLAC National Accelerator Laboratory in Kalifornien.

Jedoch müssen mehr Daten gesammelt, um zu bestätigen, dass sein Zerfall – "die seltensten je gesehen," LHCb Wissenschaftlern zufolge – wirklich stattgefunden.

Supersymmetrischen Teilchen

Diese vorläufige Messung von LHCb festgestellt, dass die seltenen Zerfallsprozess etwa 3,2-Mal für jeden 1 Milliarde geschah total zerfällt – ganz in der Nähe der vorhergesagte Wert von drei. Wenn die Frequenz dieses Prozesses viel anders als das Standardmodell Projektionen, die darauf hinweisen könnte, dass neue Teilchen, wie supersymmetrischen Partner den Prozess betroffen waren. Beispielsweise Vorhersagen einige Modelle, dass supersymmetrische Teilchen die Häufigkeit dieser Art des Verfalls steigern würde.

", Der zentrale Wert der Messung erstaunlich nah an den zentralen Wert der Standardmodell Vorhersage ist jetzt," sagte Dixon LiveScience. "Das bedeutet, die Massen dieser supersymmetrischen Teilchen entweder schwerer als Optimisten vor vermutet hatte, oder es ist etwas Lustiges über das Spektrum [der supersymmetrischen Teilchenmassen], das diese Signale unterdrückt."

Dennoch sind nicht die Forscher auf der Suche nach neuen Physik jenseits was das Standardmodell vorhergesagt ist aufgeben – sie müssen nur ein wenig tiefer graben.

"Supersymmetrie ist nicht ausgeschlossen, durch unsere Messung, aber es ist stark beschränkt," sagte LHCb Sprecher Pierluigi Campana in einer Erklärung. "Diese Messung ist eine Art von Checkup des Standardmodells und es scheint heute gesünder als es gestern war."

"Wir glauben, dass wir neue Daten aus dem LHC und anspruchsvollere Analysen schließlich ein Loch in das Standardmodell Rüstung finden können," ergänzte Campana.

Das LHCb-Wissenschaftler berichteten ihre Ergebnisse heute auf dem Hadron Collider Partikel Symposium in Kyoto, Japan.

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