Neue Ergebnisse, die am vergangenen Freitag auf der High Energy Physics Konferenz (EPS-HEP 2013) der European Physical Society in Stockholm (Schweden) präsentiert wurden, haben das Standardmodell der Teilchenphysik einer der bis dato strengsten Prüfungen unterzogen. Die CMS- und LHCb-Experimente am Large Hadron Collider (LHC) des CERN stellten Messungen von einem der seltensten messbaren physikalischen Prozesse vor: dem Zerfall eines Bs-Teilchens (sprich: B-sub-s) in zwei Myonen.
Die neuen Messungen zeigen, dass nur eine Handvoll Bs-Teilchen pro eine Milliarde Zerfallsprozesse in Myonenpaare zerfällt. Weil der Prozess so selten ist, stellt er eine extrem empfindliche Prüfung für neue Vorgänge jenseits des Standardmodells dar. Jede Abweichung von den Vorhersagen des Standardmodells wäre ein deutlicher Hinweis auf etwas Neues. Beide Experimente präsentierten Ergebnisse mit einem hohen Grad an statistischer Genauigkeit (über 4 sigma für jedes Experiment). Diese Ergebnisse stehen in guter Übereinstimmung mit dem Standardmodell. (Anm. d. Red.: Sigma ist ein Maß für die statistische Qualität der Daten.)
“Das ist ein großartiges Ergebnis für LHCb”, sagte der LHCb-Sprecher Pierluigi Campana. “Genau für Messungen wie diese wurde das LHCb-Experiment gebaut. Das Ergebnis zeigt, dass wir das Standardmodell hinsichtlich der LHC-Energien seinem bis dato strengsten Test unterzogen haben und soweit hat es ihn mit Bravour bestanden.”
Das Standardmodell wurde im Verlauf einer 40-jährigen Zeitspanne zusammengefügt. Es ist eine bemerkenswert erfolgreiche Theorie, die das Verhalten der Elementarteilchen exakt vorhersagt und experimentell mit hoher Genauigkeit auf die Probe gestellt wurde. Aber das Standardmodell ist nicht das Ende der Geschichte: Es bezieht beispielsweise nicht die Gravitation mit ein und es beschreibt nicht das sogenannte dunkle Universum. Nur rund fünf Prozent unseres Universums bestehen aus der Art von sichtbarer Materie, die durch das Standardmodell beschrieben wird. Der Rest besteht aus Dunkler Materie und Dunkler Energie, deren Anwesenheit aus ihrem Einfluss auf die gewöhnliche, sichtbare Materie abgeleitet wird.
“Dies ist ein Prozess, den Teilchenphysiker seit 25 Jahren zu finden versucht haben”, sagte CMS-Sprecher Joe Incandela. “Er demonstriert die unglaublichen Möglichkeiten des LHC und der Experimente wie CMS, welche imstande sind, einen solch seltenen Prozess zu registrieren. An dem Prozess sind Teilchen mit einer Masse beteiligt, die ungefähr 1.000 Mal geringer ist als die Massen der schwersten Teilchen, nach denen wir momentan suchen.”
Obwohl die neuen Ergebnisse ein weiterer Erfolg für das Standardmodell sind, ist die Tür noch immer weit geöffnet für neue Vorgänge. Eine populäre Theorie ist als Supersymmetrie (kurz SUSY) bekannt. Sie postuliert die Existenz eines neuen Teilchentyps für jedes derzeit bekannte Teilchen des Standardmodells und einige dieser Teilchen hätten genau die richtigen Eigenschaften, um einen großen Teil des dunklen Universums auszumachen. Es sind viele Supersymmetrie-Modelle in Umlauf und die Supersymmetrie ist nur eine von zahlreichen physikalischen Wegen zu Vorgängen jenseits des Standardmodells. Die aktuellen Messungen erlauben Physikern, sie auszusortieren. Einige sind inkompatibel mit den neuen Messungen und müssen daher verworfen werden, was der Gemeinschaft ermöglicht, an den Theorien weiterzuarbeiten, die noch im Rennen sind.
Pressemeldung der CMS-Kollaboration: “A very rare decay has been seen by CMS“
Pressemeldung der LHCb-Kollaboration: “Measurement of the B0s→μμ branching fraction and search for B0→μμ decays at the LHCb experiment“
Quelle: http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/07/cms-and-lhcb-present-rare-b-sub-s-particle-decay
(THK)
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