Na een analyse van LHC-meetgegevens zijn onderzoekers voorzichtig optimistisch dat ze bewijs gevonden hebben voor natuurkunde die niet binnen het standaardmodel past. Het verval van deeltjes verloopt ogenschijnlijk niet zoals dat model voorspelt.
Natuurkunde die niet past binnen het standaardmodel van de deeltjesfysica, de theorie die beschrijft hoe alle krachten en deeltjes zich tot elkaar verhouden, zou kunnen leiden tot antwoorden op fundamentele natuurkundige vraagstukken. Zo kan het huidige model notoir niet verklaren hoe zwaartekracht werkt en of zogeheten donkere materie bestaat en waaruit het dan bestaat. De onderzoekers die uit de data van de Large Hadron Collider van onderzoeksinstituut CERN verschijnselen hebben waargenomen die niet binnen dat model passen, zijn dan ook naar eigen zeggen opgewonden.
In de Large Hadron Collider worden experimenten met deeltjesversnellers uitgevoerd, waarbij onder meer protonen met hoge snelheid en energie tegen elkaar botsen. Bij dergelijke energieniveaus ontstaan zeer kortstondig instabiele deeltjes die vervallen in stabielere elementaire deeltjes, volgens een proces dat ook bij het ontstaan van het universum plaatsvond. De onderzoekers van onder meer de universiteiten van Bristol en het Imperial College en het Nikhef analyseerden het verval van specifieke deeltjes, zogenaamde B-mesonen, die volgens het standaardmodel in een K-meson en twee leptonen moeten vervallen. Die leptonen, een verzamelnaam voor elektronen, muonen en tau-leptonen, zouden allemaal in gelijke mate met andere deeltjes interageren. Dat zou ook betekenen dat ze in gelijke verhoudingen in het vervalproces geproduceerd zouden worden.
:strip_exif()/i/2004257892.jpeg?f=imagenormal)
Uit de analyse van botsingen in de LHCb-detector van de deeltjesversneller bleek die verhouding niet gelijk, en werden meer elektronen dan muonen geteld. Dat zou suggereren dat virtuele deeltjes een rol spelen in het verval van de B-mesonen die niet binnen het standaardmodel passen. De data die tot dusver geanalyseerd is, geeft nog geen uitsluitsel dat de waarneming daadwerkelijk significant is. De onzekerheid, of standaarddeviatie in de waarnemingen, is nog redelijk groot: de onderzoekers melden een sigma van 3,1. De kans dat de waarneming op toeval berust is daarbij pakweg één op duizend. Pas bij een sigma van 5, waarbij de kans op toeval in de miljoenen loopt, zijn deeltjeswetenschappers in de regel stelliger in hun claim.
Een mogelijke verklaring zou zijn dat een theoretisch deeltje, een leptoquark, voor verschillen in interactie met een van de fundamentele natuurkrachten tijdens het verval zorgt. Andere mogelijke verklaringen zouden gezocht kunnen worden in de invloed van een boson, extra dimensies of supersymmetrie. Een van de andere detectors van de Large Hadron Collider, CMS, gaat ook op zoek in vergaarde data naar bewijs voor de discrepantie in lepton-verval. Als de LHC volgend jaar weer ingeschakeld kan worden, zal ook het LHCb-experiment, met een verbeterde detector, verder zoeken naar bewijs.