NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2015/nr-144-wat-is-er-aan-de-hand-met-het-uiteenvallen-van-het-b-quark/

Geprint op :
11 december 2018
16:37:42

Bij het LHCb-experiment bij de LHC-versneller op CERN worden b-quarks geproduceerd als onderdeel van B-mesonen. Dat zijn deeltjes met twee verschillende quarks waarvan er één het b-quark is. Analyse van data van run-1, de periode 2011-2012, heeft het afgelopen jaar vier waarnemingen opgeleverd aan deze B-mesonen die in meer of mindere mate afwijken van de voorspellingen van het standaardmodel.

Het bottom of simpelweg b-quark werd in 1978 ontdekt en is een van de zes quarks van het standaardmodel. Het is niet stabiel en valt volgens het standaardmodel op allerlei manieren uiteen in lichtere quarks. Het precieze uiteenvallen is gevoelig voor onbekende deeltjes.

Afwijkend verval
Allereerst bleek het verval van een b-quark naar een strange-quark niet overeen te komen met de verwachtingen voor het geval waarbij tegelijkertijd ook twee muonen worden geproduceerd. Zou er een zwaardere variant kunnen bestaan van het Z-boson, Z-prime boson (Z') gedoopt? Vervolgens werd de zeer zeldzame overgang van een b-quark, samen met een strange-quark, naar twee muonen ontdekt: het verval van het Bs0-meson. Hoewel dit proces goed wordt beschreven door het standaardmodel werd tegelijkertijd ook het vergelijkbare verval van het Bd0 -meson (een b-quark samen met een down-quark) naar twee muonen gedetecteerd. Dit proces komt iets te vaak voor.

Meer puzzels
Een derde puzzel ontstond bij de bepaling van de kans dat het b-quark vervalt naar een up -quark. De meting van deze kans met behulp van afzonderlijke vervalprocessen levert een andere waarde dan een eerdere meting via het totaal van alle vervalmogelijkheden. Tenslotte is het verval van b-quarks naar charm quarks gemeten waarbij tegelijkertijd twee taudeeltjes dan wel twee muondeeltjes geproduceerd worden. De verhouding tussen deze twee mogelijkheden blijkt af te wijken van de voorspelling van het standaardmodel.

Nog te vroeg voor conclusies
Betekent dit dat er daadwerkelijk nieuwe deeltjes of krachten zijn gevonden die niet door het standaardmodel worden beschreven? Nee, daarvoor is het nog te vroeg. Onze afspraak om pas met een signaal van tenminste vijf standaarddeviaties een ontdekking te claimen, is nog nergens gehaald. De onderzoekers kijken daarom reikhalzend uit naar de data van LHC run-2 (2015-2018) en gaan deze zeldzame vervallen van het b-quark met leptonen tot op de bodem uitzoeken.