Belle II misst seltenen Zerfall eines B-Mesons in ein K-Meson und zwei Neutrinos
Im Bereich der Elementarteilchen haben Fortschritte in der Technologie es der Wissenschaft ermöglicht, neue Phänomene zu entdecken. Der Belle II-Teilchendetektor, der von einem internationalen Team von Physiker*innen im japanischen Forschungslabor KEK betrieben wird, hat kürzlich eine solch bedeutende Beobachtung gemacht. Zum ersten Mal wurde ein geladenes B-Meson nachgewiesen, das in ein Kaon, ein Neutrino und ein Antineutrino zerfällt. Obwohl dies mit den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik übereinstimmt, ist die beobachtete Häufigkeit dieser Zerfälle höher als erwartet, was die Forschenden neugierig gemacht hat.
Der Nachweis solcher Zerfälle ist aufgrund der beiden Neutrinos schwierig. Sie wechselwirken nur minimal und hinterlassen bei Kollisionen keine erkennbaren Spuren. Die Forscher*innen mussten die Ergebnisse der Kollisionen sorgfältig durchforsten, um kleinste Hinweise nach fehlender Energie zu entdecken. Die Seltenheit dieser Zerfälle erschwerte den Prozess zusätzlich.
Um diese Beobachtung zu ermöglichen, filterten die Forscher*innen, darunter Sally Stefkova vom ETP, die Ereignisse, um sie von Untergrundrauschen zu befreien. Sie machten sich die Fähigkeit des Beschleunigers zunutze, B-Mesonen in Paaren zu erzeugen und das zweite B-Meson zu nutzen, um die Zerfallseigenschaften des ersten zu verstehen. Fortgeschrittene Techniken, einschließlich verbesserter hadronischer Rekonstruktion und maschinellem Lernen, halfen bei der Isolierung relevanter Daten aus dem Hintergrundrauschen.
Trotz der verblüffenden Ergebnisse wollen die Forschenden noch nicht behaupten, dass es sich um eine endgültige Entdeckung handelt. Es sind verschiedene theoretische Spekulationen aufgetaucht, darunter Verbindungen zu dunkler Materie oder Leptoquarks. Es müssen jedoch noch mehr Daten gesammelt werden, um konkrete Schlussfolgerungen zu ziehen.
Die Ergebnisse wurden bei "Physics Review D" eingereicht und sind auch als Preprint auf arxiv verfügbar: “Evidence for B-> Knunubar Decays”
Kontakt: Prof. Torben Ferber