Physiker am CERN haben verblüffende Ergebnisse präsentiert, die die Grundlagen der Teilchenphysik infrage stellen könnten.
Die LHCb-Kollaboration hat festgestellt, dass Bottom-Quarks im LHCb-Experiment nicht wie vom Standardmodell vorhergesagt zerfallen. Das Modell erwartet einen gleichmäßigen Zerfall in Myonen oder Elektronen – die neuen Daten deuten jedoch auf Ungleichgewichte hin, die neue Teilchen oder Wechselwirkungen andeuten könnten.
„Wir haben gezittert, als wir die Ergebnisse das erste Mal sahen. Unsere Herzen schlugen schneller“, berichtet Dr. Mitesh Patel vom Imperial College London, einer der führenden Physiker der Studie. „Es ist zu früh für endgültige Schlüsse, doch die Implikationen sind enorm – das Aufregendste in meinen 20 Jahren Forschung.“
Das Standardmodell beschreibt alle bekannten Elementarteilchen und ihre Kräfte, erklärt aber nicht Dunkle Materie oder das Materie-Antimaterie-Ungleichgewicht.
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Um solche Rätsel zu lösen, suchen Forscher nach Abweichungen vom Standardmodell. Die Daten stammen vom LHCb-Detektor am Large Hadron Collider (LHC), dem mächtigsten Teilchenbeschleuniger der Welt.
Der LHC jagt Protonen nahezu lichtschnell aufeinander, erzeugt Kollisionen und neue Teilchen, die detailliert analysiert werden.
Die Messung hinterfragt die Annahme, dass Myonen und Elektronen identisch mit allen Kräften interagieren – abgesehen von Massenunterschieden. Bottom-Quarks zerfallen demnach möglicherweise unterschiedlich häufig.
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Die Abweichung liegt bei drei Standardabweichungen (Chance eines Zufalls: 1 zu 1.000). Der Goldstandard für Entdeckungen sind fünf – weitere Daten sind nötig.
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Physiker von Imperial College London, Bristol und Cambridge analysierten die Daten mit STFC-Förderung. Ergebnisse wurden auf der Moriond-Konferenz vorgestellt und als Preprint publiziert.
Was ist das Standardmodell?
Das Standardmodell umfasst alle Elementarteilchen. Atome bestehen aus Elektronen sowie Up- und Down-Quarks, gebunden durch Gluonen (starke Kraft) und Photonen (elektromagnetische Kraft).
Gluonen halten Quarks in Protonen und Neutronen zusammen. Photonen vermitteln Kräfte zwischen geladenen Teilchen. Neutrinos durchdringen uns ständig (60 Milliarden pro cm²/Sekunde aus Sonnenfusion, vermittelt durch schwache Kraft via W- und Z-Bosonen).
Schwere Kopien in der 2. und 3. Generation waren nach dem Urknall entscheidend.