Een van de beste kansen om te bewijzen dat de fysica verder gaat dan het standaardmodel, is afhankelijk van iets dat de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) -matrix wordt genoemd. Het standaardmodel dringt erop aan dat de CKM-matrix, die het mengen van quarks beschrijft, moet unitair zijn. Maar groeiend bewijs suggereert dat tijdens bepaalde vormen van radioactief verval, de unitariteit van de CKM-matrix zou kunnen breken.

Tijdens de najaarsvergadering van 2021 van de APS-divisie voor kernfysica, onderzoekers bespreken hoe een NASA-maanmissie en grote theoretische vooruitgang kunnen helpen om het standaardmodel vast te leggen.

De levensduur van de vrije neutronen speelt een belangrijke rol bij het testen van de unitariteit van de CKM-matrix. Echter, twee heersende methoden om het te meten, zijn ernstig in strijd. Dus besloten Jack Wilson en een team van The Johns Hopkins Applied Physics Laboratory en Durham University buiten de gebaande paden te denken - door naar de ruimte te gaan.

Meeliften op gegevens van NASA's Lunar Prospector Mission, die een ruimtevaartuig naar de maan stuurde, de wetenschappers hebben de tweede vrije neutronenlevensduur ooit gemeten vanuit de ruimte. Ze verminderden de onzekerheid met een orde van grootte.

"Ons resultaat opent een derde manier om de levensduur van neutronen te meten. Het gebruik van deze techniek in een speciale missie zou een einde kunnen maken aan een decennialange puzzel in de fundamentele fysica, " zei Wilson, die de resultaten zal delen tijdens de bijeenkomst op 13 oktober.

Een publicatie verschijnt dezelfde dag van Fysieke beoordeling C .

uiteindelijk, het doorbreken van de unitariteit van de CKM-matrix - en het vinden van fysica die verder gaat dan het standaardmodel - zou een sterkere discrepantie tussen theorie en experiment vereisen. De meest recente beoordeling van het veld mat de onenigheid op ongeveer drie sigma.

"Het huidige significante niveau van de waargenomen anomalieën is nog niet voldoende om een ​​ontdekking te verklaren. De belangrijkste beperkende factor is het precisieniveau van de standaardmodeltheorie-invoer, " zei Chien Ja Seng, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Bonn.

Op de vergadering, Seng zal het verhaal vertellen achter het theoretische onderzoek dat deze hint van nieuwe natuurkunde aan het licht heeft gebracht en zal de voortgang bespreken bij het nauwkeuriger maken van de theorie.

Zijn medewerker Luchang Jin, een professor aan de Universiteit van Connecticut en een van de theoretische pioniers achter de recente muon G –2 berekeningen, presenteert recent onderzoek ter verfijning van een belangrijke theoretische component. De studie vermindert de onzekerheden in de lage-energieconstanten die worden gebruikt voor theoretische berekeningen drastisch.

Seng zal het pad uitstippelen om een ​​discrepantie van vijf sigma te vinden, waaronder het werk van Jin over stralingscorrecties, isospin-brekende correcties, en nucleaire structuurcorrecties. Hij voorspelt dat we zelfs in de komende jaren een doorbraak kunnen zien.