Το πείραμα LHCb έβαλε τα λεπτόνια σε μια σειρά

Η πρόσφατη ανάλυση του πειράματος LHCb, συγκρίνει τις διασπάσεις του Β-μεσονίου: B → Ke+e και B → Kμ+μ . Η πρώτη διάσπαση δίνει ένα καόνιο και ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου και η δεύτερη καόνιο με ζεύγος μιονίου-αντιμιονίου. Το μιόνιο είναι στοχειώδες σωματίδιο παρόμοιο με το ηλεκτρόνιο αλλά περίπου 200 φορές βαρύτερο. Το ηλεκτρόνιο και το μιόνιο, μαζί με ένα τρίτο σωματίδιο το ταυ, ανήκουν στην κατηγορία των σωματιδίων που ονομάζονται λεπτόνια και η διαφορά μεταξύ τους αναφέρεται ως «γεύσεις». Το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής των σωματιδίων προβλέπει ότι οι διασπάσεις που περιλαμβάνουν διαφορετικές γεύσεις λεπτονίων, όπως αυτή της μελέτης LHCb, θα πρέπει να εμφανίζονται με την ίδια πιθανότητα. Το χαρακτηριστικό αυτό είναι γνωστό ως παγκοσμιότητα της λεπτονικής γεύσης και μετράται από την αναλογία μεταξύ των πιθανοτήτων διάσπασης που συμβολίζεται με R(Κ) και R(Κ*) όταν το καόνιο που προκύπτει είναι διεγερμένο. Στην αποδεκτή μέχρι σήμερα θεωρία ο λόγος αυτός πρέπει να είναι ισούται με την μονάδα. Στο διάγραμμα βλέπουμε τις τελικές μετρούμενες τιμές των μεγεθών R(K) και R(Κ*) να μπαίνουν «σε μια ευθεία» που τέμνει τον κατακόρυφο άξονα στην τιμή 1.

Το πείραμα LHCb πριν από λίγες ημέρες παρουσίασε μια νέα ανάλυση των πειραματικών δεδομένων από τις σπάνιες διασπάσεις Β-μεσονίων, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της παγκοσμιότητας της λεπτονικής γεύσης, ένα βασικό χαρακτηριστικό του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων. Προηγούμενες μελέτες αυτών των διασπάσεων είχαν υποδείξει πιθανές παραβιάσεις του Καθιερωμένου Προτύπου, όμως τα αποτελέσματα της πρόσφατης και πληρέστερης ανάλυσης του συνόλου των δεδομένων του πειράματος LHCb συμφωνούν με την θεωρία.

Ένα κεντρικό μυστήριο της σωματιδιακής φυσικής είναι το γιατί από τα 12 στοιχειώδη σωματίδια, κουάρκ και λεπτόνια, τα διατεταγμένα ζεύγη στις τρεις γενιές, είναι πανομοιότυπα σε όλα εκτός από τη μάζα. Η παγκοσμιότητα της λεπτονικής γεύσης σημαίνει ότι για τα βαθμωτά μποζόνια του Καθιερωμένου Προτύπου δεν έχει σημασία σε ποια γενιά ανήκει ένα φορτισμένο λεπτόνιο, που σημαίνει ότι ορισμένες διασπάσεις αδρονίων προς λεπτόνια διαφορετικών γενιών θα πρέπει να πραγματοποιούνται με τους ίδιους ρυθμούς. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια εμφανίστηκαν πειραματικά δεδομένα που έδειχναν πιθανή παραβίαση της παγκοσμιότητας λεπτονικής γεύσης σε διασπάσεις B-μεσονίων που περιλαμβάνουν θεμελιώδεις μεταβάσεις του b (ομορφιά ή πυθμένας) κουαρκ προς s (παράξενο) κουάρκ, όπως η διάσπαση ενός μεσονίου B σε ένα K μεσόνιο. Τέτοιες διεργασίες προσεγγίζονται από την θεωρία του Καθιερωμένου Προτύπου μέσω διαγραμμάτων υψηλότερης τάξης, ώστε να ανιχνευτούν πιθανά νέα σωματίδια.

Ένας ισχυρός έλεγχος της παγκοσμιότητας της λεπτονικής γεύσης είναι η μέτρηση των σχετικών ρυθμών των διασπάσεων B→Kμ+μ και B→Ke+e, μια ποσότητα που ονομάζεται R(K), και ο ισοδύναμος ρυθμός διασπάσεων που περιλαμβάνουν ένα διεγερμένο καόνιο, R(K*). Το Καθιερωμένο Πρότυπο προβλέπει ότι οι λόγοι αυτοί θα είναι ίσοι με τη μονάδα όταν ληφθούν υπόψη οι διαφορές στις μάζες των λεπτονίων. Το 2021, με βάση τα δεδομένα που είχαν συλλεχθεί μέχρι τότε, το LHCb βρήκε πως το R(K) βρίσκεται κάτω από την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου με ακρίβεια 3,1 σίγμα. Για το R(K*), οι μετρήσεις μέχρι το 2017 ήταν συνεπείς με το Καθιερωμένο Πρότυπο με ακρίβεια στο επίπεδο 2–2,5 σίγμα.

Οι παλαιότερες ενδείξεις του πειράματος LHCb για παραβίαση της θεωρίας προκάλεσαν τεράστιο ενθουσιασμό και ελπίδες για νέα φυσική. Όμως η ανάλυση του συνόλου των δεδομένων έδειξε ότι οι τιμές των R(K) και R(K*) τείνουν προς τη μονάδα και είναι συμβατές με το Καθιερωμένο Πρότυπο με ακρίβεια 1 σίγμα. Έτσι, ‘διαγράφονται’ οι προηγούμενες δημοσιεύσεις του LHCb για το ζήτημα αυτό. Αναμένεται πως οι νέες συλλογές πειραματικών δεδομένων θα δώσουν καλύτερη στατιστική ακρίβεια στο τελικό αποτέλεσμα.

πηγή: https://cerncourier.com/a/lhcb-brings-leptons-into-line/



Κατηγορίες:ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: ,

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: