Samtidigt som världens största partikelaccelerator LHC är på väg att startas upp på nytt vid forskningscentret CERN utanför Genève, skapar nya resultat viss uppståndelse bland världens partikelfysiker.
Kortlivad gynnare
Det handlar om en liten partikel kallad B-meson – en av otaliga partiklar som skapas när forskarna vid CERN kolliderar protoner i nära ljusets hastighet med partikelacceleratorn.
B-mesoner i sig är inget upphetsande. Dom upptäcktes redan på 1970-talet. B-mesoner är kortlivade gynnare. Partiklarna sönderfaller efter någon biljondels sekund. Och det är just B-mesonens sönderfall som intresserar forskarna. Det kan nämligen användas som ett test av fysikernas teori om materiens uppbyggnad – den så kallade standardmodellen.
I synnerhet är det en typ av extremt ovanligt sönderfall som forskarna är intresserade av, när B-mesonerna omvandlas till en slags tunga elektroner som kallas myoner. Enligt fysikens standardmodell ska det här inträffa ytterst sällan – typ en gång per en miljard sönderfall.
Knepigare än Higgspartikeln
Fenomenet är så ovanligt att det i praktiken varit knepigare att få syn på än att upptäcka Higgspartikeln. Det har tagit över 30 år, och precis som för upptäckten av Higgspartikeln, krävt den enorma partikelkrossen i CERN.
Men varför bry sig? Grundorsaken är att de flesta forskare tror att fysikens standardmodell inte är det slutgiltiga svaret på hur materien är uppbyggd. Teoribygget anses ofullständigt och just nu pågår en intensiv jakt för att hitta dom felande länkarna.
Jakt efter mörk materia
Många forskare menar exempelvis att det borde finnas en hel mängd exotiska, hittills oupptäckta och tyngre partiklar. En hypotes är att några av dom här oupptäckta partiklarna också utgör byggstenarna för den gäckande mörka materia som enligt astronomer utgör merparten av all materia i universum. Hela jakten efter de här oupptäckta partiklarna utgör ett av huvudmålen när partikelacceleratorn i CERN nu startas upp efter ett par års uppgradering.
Och det är här B-mesonerna kommer in i bilden. Finns de exotiska tyngre partiklarna så borde dom teoretiskt sett påverka det ovanliga sönderfall av B-mesoner som forskarna nu lyckats studera. Dom borde kort sagt göra det litet enklare för B-mesonerna att sönderfalla till myoner. Och i en artikel som idag publiceras i tidskriften Nature sammanfattar två ledande forskningsgrupper vid CERN sina resultat hittills, baserat på all data som samlats in innan partikelacceleratorn uppgraderats.
Sönderfall avslöjar ny fysik
– Jakten efter nya partiklar och taktiken att studera den här typen av mycket ovanliga sönderfall är helt enkelt två olika strategier för att upptäcka ny fysik bortom standardmodellen, kommenterar Tiziano Camporesi, som är en av forskarna bakom den nya studien.
Så vad är resultatet? Som vanligt när det gäller frontforskning – tvetydigt. Det visar sig att en variant av B-mesoner, med det härliga namnet särkvarks-B-mesoner, tycks sönderfalla till myoner nästan exakt så sällan som fysikens standardmodell förutsäger. Samtidigt som en annan sorts B-mesoner, kallade neutrala B-mesoner, verkar sönderfalla till myoner fyra gånger så ofta som standardmodellen förutsäger.
Uppgraderad partikelkross
Halva resultatet till standardmodellens favör, halva resultatet mot standardmodellen, med andra ord. Och från och med i juni, när partikelacceleratorn LHC förväntas vara igång igen på allvar – och kollidera protoner med närmare dubbelt så hög energi som under tidigare år – så lär alltfler förväntansfulla ögon riktas mot CERN – i hopp om ett första rejält bevis av en felande länk bortom fysikens standardmodell. Kanske genom avigt sönderfallande B-mesoner. Eller kanske genom mörk materia-partiklar.