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Jenseits des Standardmodells: CERN hat möglicherweise eine neue Naturgewalt entdeckt

CERN hat möglicherweise gerade das Standardmodell gebrochen.

Wissenschaftler des Large Hadron Collider in der Nähe von Genf haben möglicherweise gerade die Teilchenphysik gebrochen - nachdem sie ein anomales Signal entdeckt haben, das mit dem Standardmodell nicht zu schnupfen entspricht, und auf eine neue Naturgewalt hingewiesen haben, wie eine Studie, die auf einem Preprint-Server geteilt wird und bestätigt auf der offiziellen Website des CERN .

CERN ging gerade über das Standardmodell hinaus

Das Experiment Large Hadron Collider LHCb am CERN kündigte offiziell neue Erkenntnisse an, die auf eine Verletzung von hinweisen. das Standardmodell in der Teilchenphysik . Dies ergab sich aus einer Analyse von 10 Jahren Daten darüber, wie transiente oder vorübergehend vorhandene und instabile Teilchen, sogenannte B-Mesonen, in konventionellere Formen von Materie wie Elektronen zerfallen.

Insbesondere deuten die neuen Erkenntnisse auf eine mögliche Verletzung der Lepton-Geschmacksuniversalität hin - die während angekündigt wurde die Moriond-Konferenz zu elektroschwachen Wechselwirkungen einheitlicher Theorien zusätzlich zu einem Online-CERN-Seminar der Europäischen Organisation für Kernforschung.

Das Standardmodell begründet unser wissenschaftliches Verständnis der subatomaren Welt und besagt, dass Teilchen dazu neigen, mit der gleichen Geschwindigkeit in Produkte wie Elektronen zu zerfallen, wie sie es in schwereren Teilchen tun, die einem Elektron - Myonen genannt - sehr ähnlich sind.

Neue Erkenntnisse aus dem CERN deuten jedoch darauf hin, dass etwas Seltsames vor sich geht. Anstatt im Einklang mit dem Standardmodell zu zerfallen und Myonen und Elektronen mit der gleichen Geschwindigkeit zu produzieren, tendieren B-Mesonen zur Elektronenproduktion, als wäre dies das bevorzugte Ergebnis.

'Faszinierender Hinweis' ist noch zu früh, um anzurufen

"Wir würden erwarten, dass dieses Teilchen mit der gleichen Geschwindigkeit in den elektronenhaltigen Endzustand und den Myonen enthaltenden Endzustand zerfällt", sagte der experimentelle Teilchenphysiker Chris Parkes von der Universität Manchester in ein Bericht von Der Wächter . "Was wir haben, ist ein faszinierender Hinweis darauf, dass diese beiden Prozesse möglicherweise nicht mit der gleichen Geschwindigkeit ablaufen, aber nicht schlüssig sind."

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In der Quantenphysik hat der neue Befund eine Bedeutung von 3,1 Sigma, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit einer Ungenauigkeit ungefähr eins zu 1.000 beträgt. Für diejenigen, die mit der Quantenphysik weniger vertraut sind, mag dies vielversprechend klingen, aber im Allgemeinen sind Teilchenphysiker vorsichtig beim Springendie Waffe, bis ein neuer Befund fünf Sigma erreicht, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass das Ergebnis ein Zufall ist, nur eins von wenigen Millionen ist.

"Es ist ein faszinierender Hinweis, aber wir haben schon früher Sigmen kommen und gehen sehen", sagte Parkes. "Es kommt überraschend häufig vor."

In der Teilchenphysik beschreibt das Standardmodell, wie Teilchen und Kräfte das subatomare Universum steuern. Die Theorie wurde im letzten halben Jahrhundert stückweise aufgebaut und hilft Wissenschaftlern zu beschreiben, wie Elementarteilchen, sogenannte Quarks, Neutronen und Protonen in Atomkernen konstruierenerklärt, wie die beiden Komponenten von Kernen in Kombination mit Elektronen die gesamte konventionelle Materie bilden.

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Neuer Farbton beim Standardmodell

In der Teilchenphysik sind drei der vier fundamentalen Kräfte in der Natur enthalten: die schwache Kraft, die für Kernreaktionen in der Sonne verantwortlich ist, und Elektromagnetismus; eine starke Kraft, die Atomkerne miteinander verbindet.

Leider erklärt das Standardmodell nicht alles. Es gibt noch eine vierte Kraft im Universum, eine wahrscheinlich bekanntere: die Schwerkraft, die - obwohl sie unglaublich mächtig ist die kolossale Skala der Schwarzen Löcher - macht nicht etwa 95% des Universums aus, von dem Physiker vermuten, dass es sich um etwas ganz anderes handelt.

Konsens war und ist, dass der größte Teil des Universums aus dunkler Energie besteht, einer kosmischen Kraft, die dafür verantwortlich ist, die Expansion des Universums während seiner gesamten Lebensdauer voranzutreiben, und auch dunkle Materie - eine schwer fassbare Substanz, die das kosmische Netz der Materie zusammenhält - wie ein unsichtbares Skelett.

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Dieser jüngste mögliche Befund hat jedoch mit der Teilchenphysik zu tun. Und "[i] Wenn sich herausstellt, dass wir dies mit einer zusätzlichen Analyse zusätzlicher Prozesse bestätigen konnten, wäre dies äußerst aufregend", sagte Parkes.Dies würde einen neuen Schatten auf das Standardmodell werfen und eine Notwendigkeit für etwas Zusätzliches in der fundamentalen Theorie der Teilchenphysik schaffen, fügte er hinzu.

Auch Korrekturen bringen uns einer einheitlichen Theorie der Physik näher

Und Parkes glaubt, dass diese neueste Forschung, wenn sie durch andere ähnliche Ergebnisse aus Experimenten mit B-Mesonen zusammengesetzt wird, eine überzeugendere Möglichkeit schafft.

"Ich würde sagen, es gibt vorsichtige Aufregung", sagte Parkes. "Wir sind fasziniert, weil dieses Ergebnis nicht nur ziemlich signifikant ist, sondern auch zum Muster einiger früherer Ergebnisse von LHCb und anderen Experimenten weltweit passt."

"Es könnte eine neue Quantenkraft geben, die dazu führt, dass B-Mesonen mit der falschen Geschwindigkeit in Myonen zerfallen", sagte Ben Allanach, Professor für Theoretische Physik an der Universität von CambridgeRate, die wir erwarten würden. "

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"Diese Kraft könnte helfen, das eigentümliche Muster der Massen verschiedener Materieteilchen zu erklären", fügte Allanach hinzu. Während dies noch bestätigt werden muss, entwickelt sich die Teilchenphysik und damit auch die Form von a grundlegende vereinheitlichende Theorie der Physik .

Dies war eine bahnbrechende Geschichte und wurde regelmäßig aktualisiert, sobald neue Informationen verfügbar wurden.

Korrektur : Dieser Artikel wurde aktualisiert. Der Text gab zuvor an, dass die Wahrscheinlichkeit der Genauigkeit der Ergebnisse der Studie 1 zu 1.000 beträgt. Dies wurde korrigiert, um zu sagen, dass die Wahrscheinlichkeit der in Die Genauigkeit der Ergebnisse der Studie beträgt 1 zu 1.000. IE bedauert diesen Fehler.

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