LHCb-experiment ziet aanwijzing voor miniem verschil tussen twee soo..


Meer informatie
Contactperso(o)n(en): Melissa Vianen
Weblocatie: http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/persberichten2015/artikel.pag?objectnumber=307447
printerversie
10 september 2015

LHCb-experiment ziet aanwijzing voor miniem verschil tussen twee soorten leptonen

Nieuwe metingen van het LHCb-experiment bij CERN in Geneve wijzen op een miniem verschil tussen twee soorten leptonen (elementaire deeltjes). In het Standaardmodel zijn de drie soorten leptonen, namelijk electronen, muonen en tauonen, gelijk. Dat wil zeggen dat, gecorrigeerd voor hun
verschillende massa's, er net zo vaak een muon als een tauon wordt geproduceerd in het verval van een zwaar deeltje. Het LHCb-experiment bestudeert met name het verval van zware B-mesonen. Dat zijn deeltjes met een zwaar b-quark erin. De b staat voor 'beauty' of 'bottom', afhankelijk van met
wie je praat. Deze deeltjes vervallen vaak naar een lichter D-meson (met een charm quark erin), een geladen lepton en een neutrino. Het neutrino vliegt door de detector zonder te worden gedetecteerd, maar het D-meson en het lepton worden wel geregistreerd in de sensoren van de LHCb-detector.
Het lepton is meestal een elektron of muon, aangezien zij een stuk lichter zijn dan het zware broertje van de familie, het tauon. Maar zodra je corrigeert voor dit massa-effect, komen de drie leptonen even vaak voor. Althans, dat voorspelt de theorie van het Standaardmodel. Als er nieuwe
krachten of deeltjes zijn, dan kunnen die ervoor zorgen dat de verhoudingen tussen de leptonen veranderen. Een voorbeeld van zo'n hypothetisch deeltje is een geladen higgsboson; het higgsboson van het Standaardmodel dat door de LHC is waargenomen is namelijk neutraal. De resultaten zijn
vandaag gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Physics Review Letters.
Figuur 1. Metingen LHCb experiment
vergroten Figuur 1. Metingen LHCb experiment Verhouding van het aantal keren dat een B-meson vervalt naar een tauon en het aantal keren dat een B-meson vervalt naar een muon; metingen van het LHCb experiment vergeleken met metingen van BaBar en Belle en de verwachte waarde van het
Standaardmodel.
Met de data van run 1 heeft LHCb heel nauwkeurig de verhouding bepaald van het aantal keren dat een B-meson vervalt naar een muon en het aantal keren dat een B-meson vervalt naar een tauon. De uitkomst is dat het verval naar tauonen iets vaker voorkomt dan verwacht. Op zichzelf is deze meting
nog niet significant genoeg, maar wat het extra interessant maakt is dat twee andere experimenten een zelfde afwijking vinden. "De gemeten waarde komt goed overeen met die van het BaBar experiment in de VS en het Belle experiment in Japan", zegt Nikhef-onderzoeker en co-auteur van het artikel
Greg Ciezerek. In figuur 1 zijn de metingen van deze drie experimenten te zien, inclusief de verwachte waarde van het Standaardmodel. Als je deze resultaten samenvoegt dan is de kans dat het hier om een statistische afwijking gaat slechts 0.01%. Dat is een hele kleine kans, maar nog niet klein
genoeg om het Standaardmodel af te schrijven. Verder onderzoek moet aantonen of deze afwijking blijft bestaan of niet. De nieuwe data van run 2 van de LHC, die net begonnen is, zal dit de komende jaren uitwijzen.

Over LHCb
De Large Hadron Collider (LHC) op CERN bij Geneve is afgelopen maart, na een pauze voor onderhoud en verbeteringen, weer van start gegaan voor een tweede periode van drie jaar. De LHC is de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld en een enorm internationaal Big Science project.
Nikhef levert een bijdrage aan drie van de vier grote LHC-experimenten, waaronder de detectoren ALICE, ATLAS en LHCb. Veel Nikhef-onderzoekers zijn hierbij betrokken. Run 2 van de LHC volgt op een periode van twee jaar waarin de machine werd voorbereid op bijna een verdubbeling van de energie
bereikt in run 1 en daarnaast zal in de komende periode de intensiteit van de botsingen flink toenemen. Na uitgebreide tests en verbeteringen zijn de herstart van de bundels in de LHC en de eerste testbotsingen met een totale energie van 13 TeV een feit. Dit opent episode twee van LHC-fysica
en effent de weg naar nieuwe natuurkundige ontdekkingen.

Referenties
Link naar FOM-instituut Nikhef
Link naar arXiv
Link naar artikel in Physics Review Letters
Link naar LHCb-website

Meer informatie
Afdeling Wetenschapscommunicatie FOM-instituut Nikhef - e-mail - (020) 592 50 75
Jeroen van Tilburg, onderzoeker LHCb-Nikhef - e-mail - (020) 592 21 31
Marcel Merk, programmaleider LHCb-Nikhef - e-mail - (020) 592 51 07