Het LHCb-experiment bij de LHC-versneller op CERN meldt opnieuw metingen die lijken af te wijken van wat het standaard model voor de deeltjesfysica voorspelt. Dat zou wederom kunnen wijzen op nieuwe, nog onbekende deeltjes.
In een artikel dat vandaag is gepubliceerd draait het om het verval van zogeheten Bs-mesonen naar een phi-meson en twee muonen of twee elektronen. Dat is een op zich heel zeldzaam verval, maar in een bepaald energiegebied ziet het experiment twee tot drie keer minder muonen dan de handvol die de theorie voorspelt.
Het LHCb-experiment is een van de grote deeltjesdetectoren op CERN, waar in detail naar botsende protonen wordt gekeken. Eventuele verschillen tussen materie en antimaterie hebben hier speciale aandacht.
Nikhef is intensief betrokken in LHCb, maar heeft in deze nieuwe analyse geen rechtstreekse bemoeienis.
Het gesignaleerde muon-tekort is statistisch nog niet hard genoeg om een ontdekking te mogen heten. Het is statistisch significant met 3.6 sigma, wat betekent dat er een kans van ongeveer 1 op 3000 is dat het om een toevallige uitschieter gaat. Ontdekkingen in de deeltjesfysica vragen om meer dan 5 sigma, om elk toeval uit te sluiten.
B-mesonen zijn deeltjes met twee quarks waarvan er een bottom- (of beauty) quark is. Ze kunnen heel af en toe ontstaan als twee protonen in de LHC-versneller op elkaar botsen. In het Bs-meson is het b-quark gekoppeld aan een strange-quark (s).
Eerder dit voorjaar meldde LHCb een onverwacht verschil tussen elektronen en hun theoretisch zwaardere evenbeeld muonen. Ook dat verschil (werk van ondermeer Nikhef) was een aanwijzing, geen ontdekking, maar interessant omdat het zou kunnen wijzen op een onverwachte kracht in het spel. Meer metingen zouden daarover uitsluitsel kunnen geven.
In de media werd destijds gespeculeerd over een geheten leptoquark, een hypothetisch extra deeltje dat een brug slaat tussen quarks enerzijds en leptonen anderzijds. In het standaardmodel bestaan die twee los van elkaar.
Voor de huidige afwijking in de zogeheten branching ratio van Bs is het verhaal subtieler, zegt Nikhef-deeltjesfysicus Patrick Koppenburg van LHCb. Hij wijst erop dat de onzekerheid in de huidige metingen in dit geval vooral door de theoretische onzekerheden ontstaat. Meer meten helpt daarbij niet echt. ‘Er is meer werk van de theoretici nodig aan dit verval om een eventueel verschil tussen muonen en elektronen echt vast te prikken.’
Komende maandag publiceert LHCb op de FPCP-conferentie (online) in Shanghai ook hoekmetingen aan hetzelfde Bs verval. Ook daaruit spreekt een afwijking van wat de theorie voorziet. “Wat vooral spannend is, is dat alle aanwijzingen in dezelfde richting staan’, zegt LHCb-fysicacoördinator Niels Tuning, ook van Nikhef.