Descoperiri recente din cercetările efectuate la Marele Colizor de Hadroni (LHC) de la CERN, Geneva, sugerează că ne apropiem de semne ale unei fizici nedescoperite. Dacă sunt confirmate, aceste indicii ar răsturna Modelul Standard – teoria care domină fizica particulelor de 50 de ani. Descoperirile indică faptul că modul în care anumite particule subatomice se comportă în LHC nu este de acord cu Modelul Standard.

Particulele fundamentale sunt cele mai de bază blocuri de construcție ale materiei – particule subatomice care nu pot fi împărțite în unități mai mici. Cele patru forțe fundamentale – gravitația, electromagnetismul, forța slabă și forța tare – guvernează modul în care aceste particule interacționează. LHC este un accelerator uriaș de particule construit într-un tunel circular de 27 km lungime sub granița franco-elvețiană. Scopul său principal este de a găsi fisuri în Modelul Standard, care este cea mai bună înțelegere a noastră a particulelor și forțelor fundamentale, dar nu explică gravitația sau materia întunecată – tipul invizibil, nemăsurat de materie care constituie aproximativ 25% din univers.

În LHC, fascicule de protoni care călătoresc în direcții opuse sunt făcute să se ciocnească, într-o încercare de a descoperi indicii ale unei fizici nedescoperite. Noile rezultate provin de la LHCb, un experiment la Marele Colizor de Hadroni unde sunt analizate aceste ciocniri. Rezultatul provine din studierea dezintegrării – un fel de transformare – a particulelor subatomice numite mezoni B. Am investigat cum acești mezoni B se dezintegrează în alte particule, descoperind că modul particular în care se întâmplă aceasta nu este de acord cu predicțiile Modelului Standard.

Modelul Standard este construit pe două dintre cele mai transformatoare progrese ale secolului XX în fizică: mecanica cuantică și relativitatea specială a lui Einstein. Fizicienii pot compara măsurătorile făcute la facilități precum LHC cu predicțiile bazate pe Modelul Standard pentru a testa riguros teoria. În ciuda faptului că știm că Modelul Standard este incomplet, în peste 50 de ani de testare din ce în ce mai riguroasă, fizicienii particulelor nu au găsit încă o fisură în teorie – adică, potențial, până acum.

Măsurătoarea noastră, acceptată pentru publicare în Physical Review Letters, arată o tensiune de patru abateri standard față de așteptările Modelului Standard. În termeni reali, aceasta înseamnă că, după ce se iau în considerare incertitudinile din rezultatele experimentale și din predicțiile teoretice, există doar o șansă la 16.000 ca o fluctuație aleatoare a datelor atât de extremă să apară dacă Modelul Standard este corect. Deși acest lucru nu atinge standardul de aur al științei – ceea ce se numește cinci sigma, sau cinci abateri standard (aproximativ o șansă la 1,7 milioane) – dovezile încep să se acumuleze.

Adăugând la această narațiune convingătoare sunt rezultatele de la un experiment independent LHC, CMS, care au fost publicate la începutul anului 2025. Deși rezultatele CMS nu sunt la fel de precise ca cele de la LHCb, ele sunt în bună concordanță, întărind cazul. Noile noastre rezultate au fost găsite într-un studiu al unui tip particular de proces, cunoscut sub numele de dezintegrare penguin electroslabă. Termenul „penguin” se referă la un tip specific de dezintegrare (transformare) a particulelor de scurtă durată. În acest caz, studiem cum mezonul B se dezintegrează în alte patru particule subatomice – un kaon, un pion și doi muoni. Cu puțină imaginație, se poate vizualiza aranjamentul particulelor implicate ca arătând ca un pinguin. Crucial, măsurătorile acestei dezintegrări ne permit să studiem cum un tip de particulă fundamentală, un quark de frumusețe, se poate transforma în altul, quarkul straniu.

Această dezintegrare penguin este incredibil de rară în Modelul Standard: pentru fiecare milion de mezoni B, doar unul se va dezintegra în acest mod. Am analizat cu atenție unghiurile și energiile la care aceste particule sunt produse în dezintegrare și am determinat precis cât de des are loc procesul. Am descoperit că măsurătorile noastre ale acestor cantități nu sunt de acord cu predicțiile Modelului Standard.

Investigațiile precise ale unor astfel de dezintegrări sunt unul dintre obiectivele principale ale experimentului LHCb și au fost de la