Das derzeitige „Standardmodell“ der Teilchenphysik erlaubt die präzise Berechnung der Zerfallsraten von Bs0 bzw. B0 Mesonen (Teilchen, die aus einem b Quark und einem Antiquark bestehen) in Paare von Myonen. Diese Vorhersagen liegen in der Größenordnung eines solchen Zerfalls für eine Milliarde Mesonen. Eine Messung dieser Rate ist daher schwierig, aber von großem Interesse, da viele Erweiterungen des Standardmodells deutlich andere Werte vorhersagen. Solche Erweiterungen sind notwendig, um bisher unerklärte Phänomene wie die Dunkle Materie in unserem Universum zu beschreiben. Indirekte Suchen nach dieser „Neuen Physik“, die sich auf die Messung möglicher Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells stützen, ergänzen die direkten Suchen nach Produktion neuer Teilchen in den Kollisionen am LHC.
Die individuellen Resultate beider Experimente wurden 2013 veröffentlicht. Beide Experimente sahen Anzeichen für Zerfälle von Bs0 Mesonen in Myonpaare, allerdings erreichte keine der beiden Messungen eine Signifikanz von 5 Standardabweichungen (1), die üblicherweise als Schwelle für eine neue Beobachtung gilt. Die beiden Kollaborationen entschlossen sich daher zu einer gemeinsamen Analyse ihrer Daten. Eine solche Kombination erlaubt durch die höhere Zahl beobachteter Ereignisse eine größere Genauigkeit, erfordert allerdings detaillierte Studien aller Effekte, welche die Ergebnisse beider Experimente in gleicher Art beeinflussen könnten. Das kombinierte Resultat, das nun veröffentlicht wurde, erreicht eine Signifikanz von 6.2 Standardabweichungen und stellt damit eindeutig die erste Beobachtung dieses Zerfalls dar (Abbildung 1). Es wurden auch erste Anzeichen für entsprechenden Zerfall von B0 Mesonen gefunden. Beide Messungen sind mit den Vorhersagen des Standardmodells verträglich.
Der LHC Beschleuniger und die Experimente sind derzeit in der letzten Phase der Vorbereitung für die neue Betriebsperiode. Die neuen Daten werden eine deutliche Erhöhung der Präzision der Messung der Zerfallsraten erlauben und damit zu einer besseren Unterscheidung zwischen dem Standardmodell und verschiedenen Szenarien „Neuer Physik“ beitragen.
Weitere Informationen finden Sie unter: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14474.html
(1) Eine Signifikanz von 5 Standardabweichungen entspricht einer Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Fluktuation des Untergrunds im beobachteten Ausmaß von etwa 1 in 3 Millionen.