Uma medição de um princípio fundamental do modelo padrão da física de partículas - universalidade com sabor de leptão - capturado pelo detector ATLAS no Large Hadron Collider, é relatado em um artigo publicado em Física da Natureza .

As descobertas substituem o resultado de longa data do Large Electron-Positron Collider.

Nossa compreensão das partículas elementares - os blocos de construção do Universo - e do eletromagnético, forças fundamentais fracas e fortes que atuam entre eles, é formulado no modelo padrão da física de partículas. Na teoria, elétrons, múons e léptons τ representam três variedades (ou sabores) de um tipo de partícula elementar eletricamente carregada conhecida como léptons. O modelo padrão assume que a força dos acoplamentos entre os léptons e as partículas que medeiam a força fraca - conhecida como bósons calibre eletrofracos 'W' ou 'Z' - é independente do sabor do leptão. Este princípio de longa data, conhecido como universalidade de sabor de leptão, foi recentemente desafiado por experimentos nas fábricas B e no LHC.

A Colaboração ATLAS - envolvendo uma equipe global de cientistas incluindo especialistas de Lancaster - estudou se esta 'verdade universal' é verdadeira para o múon e o leptão τ em cerca de meio milhão de colisões próton-próton registradas com o detector ATLAS no Large Hadron Collider . Examinando decaimentos de bósons W em τ leptons e múons e medindo a razão de suas taxas de decaimento, os autores puderam concluir que a força fraca interage com os dois tipos de leptões da mesma maneira.

Este resultado da Colaboração ATLAS é a medição mais precisa até o momento, com quase o dobro da precisão obtida em experimentos no predecessor do Large Hadron Collider no CERN - o Large Electron-Positron Collider (LEP).

O professor de Física da Universidade Lancaster, Guennadi Borissov, disse:"As medições do LEP indicaram que pode haver uma diferença entre os decaimentos para diferentes tipos de léptons. Essa sugestão intrigante de desvio do modelo padrão não foi confirmada por cerca de 20 anos. Embora nossas medições mais recentes não faça backup do resultado da LEP, foi emocionante encontrar uma maneira nova e extremamente precisa de testar isso usando o poder do Grande Colisor de Hádrons, com Lancaster sendo o centro de cada etapa da análise. "

Professor Roger Jones, chefe do grupo Lancaster ATLAS, disse:"Testes como o nosso de suposições teóricas fundamentais são atualmente uma área quente de pesquisa em física de partículas. Resultados recentes do experimento LHCb, e medições muito precisas de múons feitas pela colaboração g-2 (que também tem físicos de Lancaster na equipe) forneceram novas dicas de que nem todos os léptons se comportam da mesma maneira que nossas teorias prevêem.

"Em contraste, medições novas e muito precisas mostram que, de maneiras importantes, os léptons realmente se comportam da mesma maneira. Será emocionante ver se as sugestões de outros experimentos se tornam evidências claras. Se então, as teorias terão de explicar nossa forte evidência de que os léptons se comportam da mesma maneira no processo que estudamos e, ainda assim, se comportam de maneira diferente em outros processos. "