CERN'in LHCb deneyi, bir 'güzellik' parçacığının (B⁰ mezonu) iki müona bozunmasını — Standart Model'e göre 10 milyar olayda yalnızca bir kez gerçekleşen süreci — tek bir deneyden veriyle ilk kez kanıtladığını açıkladı. Cornell'deki CLEO deneyiyle 1984'te başlayan 42 yıllık aramanın sonucu olan bulgu, 3,2 sigma istatistiksel anlamlılığa ulaştı; Standart Model'in öngörüleriyle uyumlu çıktı. Fizikçiler, sonucun keşfedilmemiş parçacıkların saklanabileceği 'zeptovers' olarak adlandırılan aşırı küçük ölçek dünyasının kapısını araladığını söylüyor.
İsviçre Cenevre yakınındaki CERN’de 3 Kasım’da düzenlenen seminerde, LHCb iş birliği Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın en nadir parçacık bozunmalarından birinin ilk kanıtını sundu: Bir güzellik kuarkı ile bir anti-aşağı kuarkından oluşan B⁰ mezonunun, elektronun daha ağır akrabası olan iki müona (μ+μ−) bozunması. Standart Model’e göre bu süreç 10 milyar güzellik-parçacığı olayında yalnızca yaklaşık bir kez gerçekleşiyor — teorik öngörüyle uyumlu bulunan sonuç, tek bir deneyden veriyle bu bozunmanın ilk kanıtı olma özelliğini taşıyor.
Arama 42 yıl önce, 1984’te ABD’deki Cornell Üniversitesi’nin CLEO deneyiyle başlamıştı. 2015’te LHCb ile CMS’in ortak analizi ilgili bir bozunmanın (Bs→μ+μ−) ilk gözlemini ve B⁰ bozunması için ilk kanıt iddiasını getirmiş, ancak 2018’e kadar alınan verilerle güncellemelerde B⁰ kanıtı doğrulanamamıştı. Aradaki fark çarpıcı: Bs bozunması her milyarda yaklaşık üç kez görülürken, B⁰ bozunması bundan da yaklaşık otuz kat daha nadir.
Kilidi açan teknolojik sıçrama 2024’teki büyük yükseltme oldu: LHCb, 2010-2018 döneminin beş katı hızla veri toplayan haliyle saniyede 100 milyondan fazla proton-proton çarpışmasını inceliyor ve saniyede 4 terabayt veri akışı üretiyor. Makine öğrenmesi teknikleriyle arka plan süreçlerin bastırılması sayesinde, bu kez kanıt 2024-2025 verisinde 3,0 sigma, 2011-2018 verileriyle birleşince 3,2 sigma istatistiksel anlamlılığa ulaştı — yani sinyalin rastgele dalgalanma olma olasılığı yaklaşık 1500’de bir. Aynı analizde daha önce gözlemlenmiş Bs bozunmasının şimdiye kadarki en hassas ölçümü de yapıldı.
Sonucun bilimsel değeri, ‘yeni fizik’ kapısında: Kuantum fiziğine göre parçacık bozunmaları diğer parçacıklardan etkilenir; bu nedenle bu tür ‘altın kanallar’ olarak anılan aşırı nadir bozunmaların hassas ölçümü, LHC çarpışmalarında doğrudan üretilemeyecek kadar ağır yeni parçacıkların izini sürebilir. Cambridge Üniversitesi’nden ekip üyesi Harry Cliff süreci ‘mevcut fizik yasalarına göre neredeyse imkânsız’ diye tanımlıyor; Cambridge’in öncülük ettiği ekip, sonucun madde-Büyük Patlama ve karanlık madde gibi gizemleri açıklayabilecek parçacıkların saklanabileceği, bir trilyonun trilyonda biri metre ölçeğindeki ‘zeptoverse’ dünyasına açılan kapı olduğunu vurguluyor. Analizi İtalya INFN Frascati Ulusal Laboratuvarı’ndan Marco Santimaria’nın, beş ülkeden 19 fizikçiden oluşan uluslararası bir ekiple yönettiği belirtildi; Liverpool Üniversitesi bilim insanlarının monte ettiği, ışınların yalnızca beş milimetre yakınında çalışan VELO silikon piksel dedektörü ise çarpışmalarda doğan parçacıkların izini sürmede kritik rol oynadı.
Temkin dili de önemli: 3,2 sigma, yeni bir olgunun ‘kanıtı’ için kabul edilen eşik olan 3 sigma’yı geçiyor ama bir ‘keşif’ ilanı için gereken 5 sigma’nın altında; sonuçlar henüz hakemli yayın sürecinden de geçmedi. LHCb’nin Nadir Bozunmalar Eşbaşkanı Harry Cliff, ‘Bu nadir bozunmanın kanıtını görmek inanılmaz heyecan verici; LHC’nin doğrudan erişemeyeceği ölçeklere uzanan yeni olanaklar açıyor’ diyor. 2030’da başlaması planlanan HiLumi LHC ve gelecek on yılın ortasındaki ikinci LHCb yükseltmesiyle veri toplama hızının bir kat daha artması bekleniyor; ekip şimdi 5 sigma eşigine ulaşarak bunu ‘gözlemlenmiş en nadir güzellik-parçacığı bozunması’ ilan etmenin peşinde.