Eine Teilchenkollision in einem Hadronenbeschleuniger. vchan / iStock
Alles ändert sich und nichts bleibt gleich.
Auch in der Physik.
Anfang dieses Jahres veröffentlichte der Large Hadron Collider LHC neue und aufregende Beweise, die auf eine neue Kraft in der Physik hindeuteten. Jetzt, nach monatelangen Überlegungen, ist der kolossale Teilchenbeschleuniger des CERN der Bestätigung dieses welthistorischen Befunds einen Schritt näher gekommen, entsprechend eine aktuelle Studie, die auf einem Preprint-Server geteilt wurde.
Während die neuen Ergebnisse der jüngsten Studie noch den Peer-Review-Prozess abschließen müssen, könnten wir uns dem Ende des Standardmodells, wie wir es kennen, nähern. Also verabschieden Sie sich.
Die Unvollständigkeit des Standardmodells
Das Standardmodell ist zweifellos die erfolgreichste wissenschaftliche Theorie, die je geschaffen wurde, aber es ist auch unvollständig. Es beschreibt drei der vier fundamentalen Kräfte im natürlichen Universum: die starken und schwachen Kräfte und die elektromagnetische Kraft. Die Schwerkraft überschreitet die Grenzen vondas Standardmodell, von dem letzteres auch keine Erklärung für die dunkle Materie bietet, von der wir wissen, dass sie den Kosmos überwältigend beherrscht. Das Standardmodell hat auch nichts über den Urknall zu sagen, die unvorstellbar heftige Explosion von allem aus einem unendlich dichten Punkt, die geboren wurdezum Universum.
Die Mehrheit der Physiker ist sich ziemlich sicher, dass noch mehr kosmische Kräfte auf unsere Entdeckung warten, und die laufende Untersuchung fundamentaler Teilchen, die Quarks genannt werden, ist zu einem besonders attraktiven Mittel geworden, um neue Hinweise auf das zu finden, was jenseits des Standardmodells liegtZeiten, die Bottom-Quarks genannt werden, sind fundamentale Teilchen, die auch größere umfassen. Quarks gibt es in sechs Arten, genannt up, down, charm, strange, beauty/bottom, and truth/top. Die ersten beiden up und down Quarks setzen sich aus Neutronen und Protonen zusammen, die wiederum als Bausteine für den Atomkern dienen, Beauty-Quarks sind instabil und leben im Durchschnitt etwa 1,5 Billionstel Sekunden, bevor sie anschließend in verschiedene Teilchen zerfallen.
Zerfall in Myonen ist etwas seltener als Zerfall in Elektronen
Und die Art und Weise, wie diese Schönheitsquarks zerfallen, kann stark durch die potenzielle Existenz anderer Kräfte oder Teilchen beeinflusst werden, die auf unsere Entdeckung warten. Wenn Schönheitsquarks zerfallen, verwandeln sie sich durch die schwache Kraft in ein Paar leichterer Teilchen wie Elektronen.Und eine Möglichkeit, wie sich uns eine neue Naturgewalt offenbaren könnte, ist eine subtile Änderung der Frequenz, mit der Beauty-Quarks in verschiedene Arten von Teilchen zerfallen.März-Beitrag zum gleichen Phänomen betrachtete Daten eines LHCb-Experiments das "b" steht für "Schönheit", das einer von vier kolossalen Teilchendetektoren ist, die die Ergebnisse der vom LHC erzeugten extrem hochenergetischen Kollisionen aufzeichnen.
Das Papier vom März fand heraus, dass Beauty-Quarks zusätzlich zu ihren schwereren Cousins, den Myonen, in Elektronen zerfallen.zu unterschiedlichen Preisen. Dies war unerwartet, da das Myon nach dem klassischen Standardmodell fast identisch mit dem Elektron ist, außer dass es etwa 200-mal schwerer ist. Dies bedeutet, dass ein Schönheitsquark, wenn es in energieärmere Teilchen zerfällt, dies tun sollteso in Elektronen oder Myonen mit ähnlichen Frequenzen. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass der Zerfall in ein Myon ungefähr 85% so häufig vorkam wie der Zerfall in Elektronen. Diese neueste Studie bringt uns der Entdeckung einer neuen Naturgewalt einen Schritt näher, aber bis die Chance aufsich der Fehler für dieses Phänomen von einer Wahrscheinlichkeit von eins zu 1.000 "three sigma" zu einer "fünf Sigma"-Wahrscheinlichkeit des statistischen Wackelns bewegt, werden diese Ergebnisse eine sehr vielversprechende Möglichkeit bleiben.