Nikhef-onderzoeker Flavio Archilli heeft op dinsdag 14 februari op CERN de resultaten gepresenteerd van nieuwe data van het LHCb-experiment, waaruit blijkt dat een zeldzaam deeltjesproces plaatsvindt. Reeds in 2015 publiceerde LHCb samen met CMS een artikel in Nature waarin ze gezamenlijk voor het eerst dit deeltjes-verval aangetoond hebben. Nu is het onomstotelijke bewijs dus ook geleverd met de gegevens van één enkel experiment: LHCb. De statistische significantie van de waarneming bedraagt 7,8 sigma. Deze meting is tot stand gekomen door onderzoek van wetenschappers van Nikhef in Amsterdam en Groningen en wetenschappers van CERN.
Volgens de wetten van de quantummechanica is de kans dat een exotisch deeltje dat bestaat uit een beauty en een strange quark, een zogenaamd Bs meson, vervalt naar twee muon-deeltjes gelijk aan drie op één miljard. Omdat dit proces zo zeldzaam is, is het een uiterst gevoelige methode om quantumprocessen te onderzoeken. De vraag die hierbij wordt gesteld is: “Bestaan er subtiele effecten van zware, tot nog toe onbekende, deeltjes die dit proces beïnvloeden?”
In figuur 1 staat een voorbeeld van een gereconstrueerde gebeurtenis in de LHCb-detector. De gekleurde vlakjes geven de energiedeposities in de detector weer en de twee groene lijnen de muon-deeltjes die gereconstrueerd zijn. Figuur 2 is een vergroting van het gebied van de proton-proton botsing. De stippellijn geeft aan dat het Bs deeltje 17 mm gevlogen is voordat anti-b en s quark elkaar geannihileerd hebben in twee muon-deeltjes.
Het plot hiernaast geeft het waargenomen spectrum weer waarin de piek van Bs naar μ+μ– vervallen duidelijk te zien is met een rode stippellijn.
Behalve dat het bestaan van dit proces is aangetoond is er ook een eerste meting gedaan van de snelheid waarmee dit verval plaats vindt, de zogenaamde effectieve levensduur die door Nikhef theoretici is bedacht. Hiermee wordt de eerstvolgende stap van ontdekking naar een toekomstige precisiemeting gezet.
Meer informatie
Flavio Archilli, onderzoeker LHCb op Nikhef – email
Antonio Pellegrino, senior-onderzoeker LHCb op Nikhef – email – 020 592 5002
Marcel Merk, programmaleider LHCb op Nikhef – email – 020 592 51 07
Afdeling Wetenschapsvoorlichting – e-mail – 020 592 5075
Lees hier het nieuwsbericht van CERN.
Een interactieve 3D weergave van de gebeurtenis kan bekeken worden via de link: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/BsMuMu2017/lbevent/
