Physiker am LHCb-Detektor des Large Hadron Collider haben Hinweise auf ein Phänomen gefunden, das sich im Rahmen der modernen Physik nicht erklären lässt – das Standardmodell, das die Eigenschaften aller bekannten Teilchen beschreibt.
Im März veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern Daten, die zeigen, dass magische Quarks (b-Quarks) 15 % seltener in Myonen zerfallen als in myonverwandte Teilchen – Elektronen. Das lässt sich mit dem Standardmodell nicht erklären, das nur eine Diskrepanz zwischen dem Myon und dem Elektron vorhersagt, das 200-mal leichter ist als sein „Zwilling“. Mit anderen Worten, magische Quarks müssen mit der gleichen Frequenz in Myonen und Elektronen zerfallen. Zu diesem Zeitpunkt betrug der Unterschied zwischen den experimentellen Daten und dem Standardmodell jedoch drei Sigma oder drei Standardabweichungen, was in der Teilchenphysik nicht ausreicht, um eine Entdeckung abschließend zu beurteilen.
Damit Physiker über die Existenz einer unbekannten Kraft sprechen können, die den Zerfall von b-Quarks in Myonen stört, ist es notwendig, ein Ergebnis von fünf Sigma zu erzielen, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass der Unterschied auf Zufall zurückzuführen ist, geringer ist als einer von einer Million. Obwohl die neue Studie diese Marke nicht erreichte, beobachteten die Wissenschaftler das gleiche Phänomen: Die magischen Quarks zerfielen 30 % seltener in Myonen als in Elektronen. Der Unterschied zwischen Theorie und Experiment betrug etwa zwei Standardabweichungen oder etwa zwei Sigma. Mit anderen Worten, die Wahrscheinlichkeit eines statistischen Fehlers liegt bei knapp über 2 %.
Laut Wissenschaftlern wird die Inbetriebnahme des modernisierten LHCb-Detektors dazu beitragen, diese Daten zu bestätigen oder zu widerlegen, die zusätzliche Daten sammeln und zusätzliche Statistiken liefern müssen.
Obwohl das Standardmodell bisher alle experimentellen Tests bestanden hat, wissen Wissenschaftler, dass es unvollständig ist. Es beinhaltet nicht die Gravitationswechselwirkung und beschreibt nicht die Teilchen, die die Existenz dunkler Materie erklären könnten, die den beobachteten Einfluss auf gewöhnliche Materie im Universum ausübt. In letzter Zeit haben sich immer mehr Daten über die Neue Physik außerhalb des Standardmodells angesammelt, aber bisher haben Wissenschaftler keine eindeutigen Beweise für ihre Existenz gefunden.
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