Am CERN wurde eine Verletzung des Standardmodells festgestellt und ein neues Teilchen, ein Leptoquark, entdeckt?

Jüngste Forschungen am CERN (Quelle: https://arxiv.org/abs/2103.11769) haben Daten hervorgebracht, die, wenn sie bestätigt werden, bedeuten, dass es eine Verletzung des Standardmodells gegeben hat. Die Daten betreffen eine mögliche Verletzung des Universalitätsprinzips der Leptonen. Die am LHCb erzielten Ergebnisse wurden auf der Konferenz Recontres de Moriond, auf der seit 50 Jahren die neuesten Errungenschaften der Physik diskutiert werden, und während eines Seminars am CERN bekannt gegeben.

Die LHCb-Messungen verglichen zwei Arten des Zerfalls von anziehenden Quarks. In der ersten erscheinen Elektronen, in der zweiten Myonen. Myonen sind den Elektronen ähnlich, haben aber etwa die 200-fache Masse. Elektronen, Myonen und ein weiteres Teilchen, Tau, sind Leptonen, die sich in ihren Flavors unterscheiden. Nach dem Standardmodell sollten Wechselwirkungen, die zu Leptonen führen, mit gleicher Wahrscheinlichkeit zum Auftreten von Elektronen und Myonen beim Zerfall eines anziehenden Quarks führen.

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Im Jahr 2014 wurde etwas bemerkt, das auf eine Verletzung des Universalitätsprinzips der Leptonen hinweisen könnte. Jetzt, nach der Analyse von Daten aus den Jahren 2011 bis 2018, haben Physiker am CERN berichtet, dass die Daten darauf hinzudeuten scheinen, dass der Zerfall des verlockenden Quarks eher einem Weg folgt, bei dem Elektronen statt Myonen auftreten.

Die Signifikanz des beobachteten Phänomens beträgt 3,1 Sigma, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass es mit dem Standardmodell konsistent ist, 0,1 % beträgt. Sollte sich die Verletzung des Leptonenflever-Erhaltungssatzes bestätigen, wird die Erklärung des Prozesses die Einführung neuer fundamentaler Teilchen oder Wechselwirkungen erfordern, sagt LHCb-Sprecher Professor Chris Parkes von der Universität Manchester.

Der Zerfall eines Quarks führt zum Auftreten eines ungeraden Quarks und eines Elektrons und eines Anti-Elektrons oder eines Myons und eines Antimuons. Nach dem Standardmodell wird dieser Prozess durch W+ und Z0-Bosonen vermittelt. Die Verletzung des Lepton-Universalitätsprinzips deutet jedoch darauf hin, dass ein unbekanntes Teilchen an diesem Prozess beteiligt sein könnte. Eine Hypothese ist, dass es sich um ein Leptoquark handelt, ein massives Boson, das sowohl mit Leptonen als auch mit Quarks wechselwirkt.

Bezeichnenderweise stimmen die Daten von LHCb mit den Daten anderer Anomalien überein, die zuvor sowohl bei LHCb als auch seit 10 Jahren bei anderen Experimenten auf der ganzen Welt beobachtet wurden. Nicola Serra von der Universität Zürich sagt, es sei zu früh, um endgültige Schlüsse zu ziehen. Aber die Abweichungen stimmen mit dem Muster der Anomalien überein, die im letzten Jahrzehnt beobachtet wurden. Glücklicherweise ist der LHCb der richtige Ort für uns, um die mögliche Existenz neuer physikalischer Phänomene bei dieser Art von Zerfall zu testen. Wir müssen mehr Messungen durchführen. LHCb ist eines der vier Hauptexperimente des Large Hadron Collider, dessen Aufgabe es ist, den Zerfall von Teilchen zu untersuchen, die anziehende Quarks enthalten.