Am CERN wurde erstmals ein Zerfall beobachtet, der nur einmal in zehn Milliarden Fällen vorkommt

Bearbeitet von: Svitlana Velhush

Am Large Hadron Collider haben Physiker des LHCb-Experiments erstmals überzeugende Hinweise auf einen ultra-seltenen Zerfall eines neutralen B-Mesons erhalten. Das Teilchen, das aus einem b-Quark und einem d-Antiquark besteht, verwandelte sich in ein Myonenpaar – ein Ereignis, das nach den Vorhersagen des Standardmodells nur einmal auf zehn Milliarden Zerfälle solcher Mesonen vorkommt.

Die Suche dauerte mehr als vierzig Jahre. Die ersten oberen Grenzen für die Wahrscheinlichkeit des Prozesses wurden bereits im Jahr 1984 am CLEO-Experiment festgelegt. Seitdem versuchten Wissenschaftler verschiedener Kollaborationen, das Signal einzufangen, doch es blieb im gewaltigen Untergrund der Protonenkollisionen verborgen. Erst nach der Modernisierung des LHCb-Detektors im Jahr 2024, die es ermöglichte, Daten fünfmal schneller zu sammeln, und nach der Zusammenführung der neuen Daten aus den Jahren 2024–2025 mit den früheren Läufen erreichte die Signifikanz des Signals 3,2 Standardabweichungen.

Das ist nicht mehr nur ein Hinweis, sondern der erste im Rahmen eines einzelnen Experiments gewonnene Beleg. Für eine vollwertige Entdeckung sind fünf Sigma erforderlich, doch 3,2 Sigma genügen, um zu erklären: Der Prozess wurde gesehen. Das Ergebnis stimmt vollständig mit den Berechnungen des Standardmodells überein und schränkt zugleich den Spielraum für Hypothesen über neue Teilchen jenseits davon ein.

Parallel dazu präzisierte die Kollaboration die Parameter eines häufigeren, aber ebenfalls seltenen Zerfalls des Bs-Mesons in ein Myonenpaar. Die Messgenauigkeit wurde rekordverdächtig, und die gemessene Lebensdauer des Teilchens stimmte mit der theoretischen Vorhersage überein. Solche Prozesse wirken wie eine Art Vergrößerungsglas: Jede Abweichung von den Vorhersagen könnte auf die Existenz neuer Kräfte oder Teilchen in Größenordnungen hinweisen, die der direkten Erzeugung am Collider nicht zugänglich sind.

Für den gewöhnlichen Menschen bedeuten diese Zahlen, dass die fundamentalen Naturgesetze mit beispielloser Präzision überprüft werden. Jeder bestätigte seltene Zerfall stärkt das Vertrauen in das Standardmodell und bereitet zugleich den Boden für den nächsten Schritt – die Suche nach genau jenen Abweichungen, die das „Zeptouniversum“ neuer Phänomene eröffnen.

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Quellen

  • Физики впервые зафиксировали свидетельства чрезвычайно редкого распада мезона

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