Leptonen, de verzamelterm voor elektronen, muonen en tauonen, gedragen zich, afgezien van hun massa en levensduur, gelijk: de zogenoemde lepton-universaliteit. Uit nieuwe botsingsexperimenten met de deeltjesversneller LHC blijkt de zwaarste variant van elektronen, tauonen, bij bepaalde typen verval vaker vrij te komen dan het Standaardmodel voorspelt. Is dit het eerste tastbare bewijs dat er een verborgen wereld achter het Standaardmodel bestaat?
Wat is het standaardmodel?
Alle deeltjes die we kennen worden beschreven door het Standaardmodel. Het Standaardmodel is niet erg elegant. Het kent maar liefst 26 natuurconstanten (waaronder de vijftien rustmassa’s van elementaire deeltjes zoals quarks en leptonen) waarvan niemand kan verklaren waarom ze precies die waarde hebben. Wel verklaart het Standaardmodel alle waarnemingen en kan je met behulp van het standaardmodel het gedrag van deeltjes zeer nauwkeurig voorspellen. Dat maakt het tot nu toe, met de Algemene Relativiteitstheorie, de beste natuurkundige theorie die we hebben
Nieuwe natuurkunde
Toch denken natuurkundigen dat er meer ligt voorbij het Standaardmodel. Een ‘Theorie van Alles’ die in staat is om te verklaren waaróm de natuurconstanten hun waarden hebben. Omdat natuurkunde de basis is van het heelal waarin we leven, betekent dit, dat we dan allerlei nu nog onvoorstelbare dingen kunnen aan doen.
Het tauon is de zwaarste variant, derde generatie, van het elektron. Bron: CERN
Afwijking van het Standaardmodel?
Nu is er voor het eerst een afwijking gevonden: een voorspelling van het Standaardmodel kwam niet uit. De afwijking trad in drie verschillende experimenten tegelijkertijd op. Er bleken bij bepaalde vervalprocessen van zware instabiele deeltjes relatief veel tauons vrij te komen. Meer dan door het Standaardmodel wordt voorspeld. De onderzoekers houden nog een slag om de arm, omdat de afwijking nog niet met vijf sigma nauwkeurigheid is vastgesteld. Dat komt neer op een kans, kleiner dan 1/3,5 miljoen dat de afwijkingen op toeval berusten. Op dit moment is de kans dat de metingen op toeval berusten groter: vier sigma oftewel 0,05%. Er zijn dus nog vervolgexperimenten nodig om het volgens natuurkundige standaarden voldoende zeker te maken, maar het lijkt er inderdaad op,dat we eindelijk voorbij het Standaardmodel kunnen gluren. En wie weet, dingen als sneller dan licht reizen of naar een parallel universum reizen, mee zullen maken.
Bronnen
Gregory Ciezarek et al. A challenge to lepton universality in B-meson decays, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature22346
F. Archilli et al. Flavour-changing neutral currents making and breaking the standard model, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature21721
Het bericht Lepton-universaliteit mogelijk gebroken: standaardmodel onvolledig? verscheen eerst op Visionair.