Discovery of rare B decays

Zeldzaam verval wijst op nieuwe natuurkunde

Slechts 5 procent van alle materie in het Universum is bekend, de overige 95 procent is tot nu toe nog onbekend en bestaat uit donkere materie en donkere energie. Die kan geen  onderdeel zijn van de bekende, elementaire deeltjes en het moet daarom wel gaan om Nieuwe Natuurkunde.

Slim Tolk beschrijft de zoektocht naar deze Nieuwe Natuurkunde door te kijken naar een zeer zeldzaam  verval van subatomaire deeltjes, genaamd neutrale B mesonen (B_s en B^0). Volgens de gevestigde theorie van elementaire deeltjes (Het Standaard Model), zijn er maar drie uit een miljard B_s mesonen die vervallen naar twee muonen (de zwaardere broers van de elektronen).  Als dit getal hoger uitvalt dat verwacht, is dat een duidelijk signaal voor het bestaan van Nieuwe Natuurkunde.

Het hoofdresultaat van Tolk’s onderzoek is de allereerste observatie van het B_s meson verval naar twee muonen, het gecombineerde resultaat van de CMS en LHCb analyses verkregen in de Large Hadron Collider (LHC). De observatie is een  mijlpaal in de 30-jarige zoektocht naar zeldzame B vervallen. Het gemeten aantal B_s mesonen dat vervalt naar twee muonen komt overeen met de Standaard Model  verwachting. De foutmarges zijn nog erg groot en daarmee kunnen milde vormen van Nieuwe Natuurkunde  nog niet uitgesloten worden.

Dezelfde analyse laat nog een verassing zien: het bewijs voor het nog zeldzamere B^0 meson verval naar twee muonen. Ondanks de grote foutmarges is het huidige aantal gemeten B^0 vervallen bijna 4 keer hoger dan verwacht. Natuurkundigen hopen dat nieuwe data deze zaak ophelderen en of het een teken is voor Nieuwe Natuurkunde.

Het promotieonderzoek van Siim Tolk vond plaats bij de afdeling Fundamental Interactions and Symmetries van het Van Swinderen Institute, met financiering van FOM en NWO. Tolk werkt inmiddels als Herchel Smith Fellow in het Cavendish Lab, University of Cambridge (UK).

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/5f3cbe57-7e36-4728-9b5e-b6c5575ab3b4