A CERN Nagy Hadronütköztetőjének LHCb detektorával dolgozó nemzetközi kutatócsoport közvetlen, statisztikailag szignifikáns bizonyítékot talált egy rendkívül ritka szépségkvark-bomlásra. A Cambridge-i Egyetem kutatói által vezetett csapat olyan folyamatot figyelt meg, amely tízmilliárd eseményből átlagosan egyszer következik be. Az eredmény betekintést adhat az atommag méreténél jóval kisebb tartományba, és új nyomokat kínálhat a sötét anyag megértéséhez.
A kutatás a kvarkok világának egyik különleges részecskéjére, a szépségkvarkra összpontosított. Ezek a részecskék szabadon nem léteznek: nagy energiájú ütközések során keletkeznek, majd rendkívül rövid idő alatt más részecskékre bomlanak. A mérést a Genf melletti CERN-ben, a továbbfejlesztett LHCb detektorral végezték.
A zeptométer a méter 10-21-ed része, vagyis 0,000 000 000 000 000 000 001 méter; tízezerszer kisebb egy atommag sugaránál. Ezt a léptéket nevezik a kutatók zeptoverzumnak. A Nagy Hadronütköztető közvetlen ütközései nagyjából száz zeptométeres felbontásig vizsgálhatják a valóságot, de az új fizika nyomai ennél kisebb skálákon vagy közvetett kvantummechanikai hatásokban is rejtőzhetnek.
A fizikusok 1984 óta keresték a B0-mezon úgynevezett „Bd to mu mu” bomlási csatornáját, amelyben a részecske két müonná alakul. A folyamat azért különösen nehezen észlelhető, mert tízmilliárd szépségkvarkból átlagosan csak egy bomlik pontosan két müonra. A jel kiszűréséhez az Egyesült Királyság, Németország, Olaszország, Spanyolország és Hollandia mintegy húsz fizikusa több millió adatcsomagot és fejlett gépi algoritmusokat használt.
A pontos mérés jelentősége abban rejlik, hogy a Standard Modell előrejelzéseitől való akár kis eltérés is eddig ismeretlen kölcsönhatásokra utalhat. A kutatók szerint a zeptométeres tartományban működő erők segíthetnek megérteni, miért létezik stabil anyag a világegyetemben, és hogyan került az anyag túlsúlyba az antianyaggal szemben az ősrobbanás után. A sötét anyag természetét továbbra is homály fedi, de a ritka bomlás vizsgálata új lehetőséget kínál a kérdés kutatására.
A következő lépésekhez a Nagy Hadronütköztető további korszerűsítését tervezik, amely tízszeresére növelné a detektált bomlások gyakoriságát. Huszonnyolc ország már elkötelezte magát a fejlesztés 225 millió eurós költségvetése mellett, a brit kutatásfinanszírozási ügynökség, az UKRI azonban visszalépett a pénzügyi hozzájárulásától. A döntés vitákat váltott ki a nemzetközi tudományos közösségben, különösen azért, mert a cambridge-i kutatók fontos szerepet játszottak a projektben. A fizikusok abban bíznak, hogy az eredmény meggyőzheti a döntéshozókat a folytatás támogatásáról.