Partikelfysik är komplicerad att undersöka den. Det drar från många discipliner och kräver bra teknik och utrymme för att samla in alla resultat alls. Det bör därför vara tydligt att bestående mysterier finns där ute, och vi vill testa ytterligare och förhoppningsvis lösa dem. En aspekt som visar stort löfte är skönhet av en hadrontyp. Vad skulle det annars kunna handla om? Visst inte mitt. Hur som helst, låt oss titta på hur skönhet kan avslöja dolda hemligheter om universum.

Oupplösta mysterier

Standardmodellen för fysik är en av de mest framgångsrika teorierna om fysik. Period. IT har testats tusentals olika sätt och håller upp till granskningen. Men frågor är fortfarande närvarande. Bland dem är frågan om obalans i fråga om material / antimateria, hur tyngdkraften spelar en roll, hur är alla krafter bundna ihop, avvikelsen mellan de förväntade och uppmätta värdena på Higgs Boson och mer. Allt detta betyder att en av våra bästa vetenskapliga teorier bara är en tillnärmning, med saknade bitar som finns kvar (Wilkinson 59-60).

Skönhet Hadron mekanik

En skönhetsdron är en meson som är gjord av en skönhet (botten) kvark och en anti-ner kvark (kvarkar är ytterligare subatomära komponenter och har många olika iterationer). Skönhetshadronen (som har massor av energi, cirka 5 giga-elektron-volt, ungefär en heliumkärna. Detta ger dem möjligheten att resa ett stort avstånd på 1 centimeter innan de bryts ned i lättare partiklar På grund av denna energinivå är olika nedbrytningsprocesser teoretiskt möjliga. De två stora för nya fysiska teorier presenteras båda nedan, men för att översätta jargongen till något mer igenkännligt har vi två möjligheter. Den ena innebär att skönhetshadronen förfaller till en D meson (en charmkvark med en motståndskvark)) och en W-boson (som fungerar som en virtuell partikel) som själv förfaller till en anti-tau-neutrino och en tau-neutrino som har en negativ laddning. Det andra sönderfallsscenariot innebär att vår skönhetshadron förfaller till en K meson (en konstig kvark och en antidown-kvark) med en Z-boson som blir en muon och en anti-muon. På grund av konsekvenserna av att bevara energi och viljanergi (e = mc ^ 2), är massan på produkterna mindre än skönhetshadronen, för kinetisk energi sprids till systemet runt förfallet, men det är inte t den coola delen. Det är de här W- och Z-bosonerna, för de är 16 gånger så massiva som skönhetens hadron ännu inte är ett brott mot de tidigare nämnda reglerna. Det beror på att för dessa sönderfallsprocesser fungerar de som virtuella partiklar, men andra är möjliga under en kvantmekanisk egenskap känd som leptonuniversitet som väsentligen säger att lepton / boson-interaktioner är desamma oavsett typ. Från det vet vi att sannolikheten för att en W-boson förfaller till en tau lepton och en anti-neutrino borde vara densamma som att den förfaller till en muon och en elektron (Wilkinson 60-2, Koppenburg).

LHCb

Det avgörande för studien av skönhetshadroner är experimentet Large Hadron Collider beauty (LHCb) som körs på CERN. Till skillnad från dess motsvarigheter där, genererar LHCb inte partiklar i sin studie utan tittar på de hasroner som produceras av huvud LHC och deras förfallsprodukter. Den 27 kilometer LHC töms i LHCb, som ligger 4 kilometer från CERNs huvudkontor och mäter 10 med 20 meter. Eventuella inkommande partiklar registreras av experimentet när de stöter på en stor magnet, en kalorimeter och en banspårare. En annan nyckeldetektor är ringbilden Cherenkov (RICH) -räknare, som letar efter ett visst ljusmönster orsakat av Cherenkov-strålning som kan informera forskare om vilken typ av förfall de bevittnade (Wilkinson 58, 60).

Resultat och möjligheter

Den tidigare nämnda leptonuniversiteten har visats genom LHCb att ha några problem, för uppgifterna visar att tau-versionen är en mer utbredd ruttningsväg än muon. En möjlig förklaring skulle vara en ny typ av Higgs-partikel som skulle vara mer massiv och därför generera mer av en tauväg än en muon när den förfaller, men data pekar inte på deras existens som troligt. En annan möjlig förklaring skulle vara en leptoquark, en hypotetisk interaktion mellan en lepton och en kvark som skulle förvränga sensoravläsningarna. Också möjligt skulle vara en annan Z-boson som är en "exotisk, tyngre kusin" av den vi är vana vid som skulle bli en kvark / lepton-blandning. För att testa för dessa möjligheter, skulle vi behöva titta på förhållandet mellan förfallningsvägen med en Z-boson och förfallsvägar som ger ett elektronpar i motsats till ett muonpar, betecknat RK * . Vi måste också titta på ett liknande förhållande som involverar K meson-rutten, betecknad RK . Om standardmodellen verkligen är sant, bör dessa förhållanden vara ungefär desamma. Enligt data från LHCb-besättningen är R K * 0, 69 med en standardavvikelse på 2, 5 och RK är 0, 75 med en standardavvikelse på 2, 6. Det är inte till 5 sigma-standarden som klassificerar resultaten som betydelsefulla, men det är verkligen en rökningpistol för någon möjlig ny fysik där ute. Det finns kanske en inneboende hänvisning till en förfallsrutt över en annan (Wilkinson 62-3, Koppenburg).

Citerade verk

Koppenburg, Patrick och Zdenek Dolezal, Maria Smizanska. “Sällsynta sönderfall av b-hadroner.” ArXiv: 1606.00999v5.

Wilkinson, Guy. “Measuring Beauty.” Scientific American Nov. 2017. Skriv ut. 58-63.