Physiker am CERN haben erstmals Hinweise auf einen extrem seltenen Teilchenzerfall nachgewiesen, der statistisch gesehen nur einmal bei 10 Milliarden Zerfällen eines sogenannten Beauty-Teilchens auftritt.
Die Entdeckung, die am 3. (Ortszeit) bekannt gegeben wurde, markiert einen Meilenstein in der Erforschung des sogenannten Zeptoverse und der Grenzen des Standardmodells der Teilchenphysik.
Das Forschungsteam nutzt dafür den Large Hadron Collider am experimentellen Standort der LHCb-Kollaboration des CERN, der sich nahe Genf an der Grenze zu Frankreich befindet. Bei den Untersuchungen werden Protonen zur Kollision gebracht, wodurch Teilchen für weitere Studien entstehen. Die Forscher konzentrierten sich dabei auf kurzlebige Beauty-Typ-Teilchen, die bei diesen Kollisionen entstehen.
Die Suche nach diesem seltenen Ereignis war über Jahrzehnte hinweg erfolglos. Bereits 2015 hatten die LHCb- und CMS-Kollaborationen Hinweise auf den Zerfall des verwandten Bs-Mesons sowie erste Anzeichen für den nun nachgewiesenen Bd-Zerfall geliefert, jedoch konnten spätere Analysen der Daten bis 2018 diese Ergebnisse nicht bestätigen.
Das Bs-Meson, bestehend aus einem Bottom-Quark und einem Anti-Strange-Quark, zerfällt theoretisch etwa 3,66-mal pro Milliarde, während der Bd-Prozess mit einer Wahrscheinlichkeit von 1,03 pro 10 Milliarden etwa 30-mal seltener vorkommt.
Der aktuelle Durchbruch wurde durch technische Upgrades am LHCb-Detektor ermöglicht, der nach einer Verbesserung im Jahr 2022 eine etwa fünfmal höhere Kapazität bei der Datenerfassung pro Sekunde erreichte. Durch diesen Fortschritt konnten die Forscher die enorme Schwierigkeit überwinden, ein so seltenes Ereignis zu detektieren.
Es ist extreme Präzision erforderlich, um die Myonen aus dem überwältigenden Untergrund herauszufischen.
Marco Santimaria
In der Teilchenphysik nutzen Wissenschaftler das statistische Maß der Standardabweichungen, um zu bewerten, wie wahrscheinlich ein Signal auf zufälligen Schwankungen statt auf einem echten physikalischen Prozess basiert. Mit den Daten aus den Jahren 2024 und 2025 identifizierten die LHCb-Forscher Hinweise auf den Bd-Zerfall mit einer Signifikanz von 3,0 Standardabweichungen.
Die gemessene Zerfallswahrscheinlichkeit für Bd-Mesonen lag bei etwa 1,14 pro 10 Milliarden, während sie für Bs-Mesonen bei etwa 3,25 pro Milliarde lag, was mit den Vorhersagen des Standardmodells übereinstimmt.
Die Entdeckung könnte Forschern helfen, das rätselhafte Zeptoverse zu erforschen. Wie Euronews berichtet, bezeichnen Wissenschaftler die ultra-kleine Skala der subatomaren Welt als Zeptoverse. Diese wenig untersuchte Grenze der Subatomarität bietet die Hoffnung, neue fundamentale Teilchen zu finden und große Fragen zur Natur der Dunklen Materie und Dunklen Energie zu beantworten, die zusammen etwa 95 % des Universums ausmachen.
Die Forschungsarbeit wurde am 30. Oktober 2026 auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlicht und bei der Fachzeitschrift Physical Review X eingereicht.
Den Nachweis dieses seltenen Zerfalls zu sehen, ist unglaublich aufregend und eröffnet neue Möglichkeiten, jenseits der direkten Reichweite des LHC zu Forschen.
Für die Zukunft plant das CERN, die Empfindlichkeit der Detektoren weiter zu steigern. Durch den Betrieb des High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) um das Jahr 2030 sowie zusätzliche Upgrades des LHCb-Detektors in der Mitte der 2030er Jahre sollen die Datenaufnahme-Raten etwa um das Zehnfache erhöht werden, um seltene Zerfallsprozesse mit wesentlich höherer Präzision zu testen.
Das künftige LHCb-Upgrade wird es uns ermöglichen, viele weitere dieser Zerfälle zu beobachten, was eine noch größere Sensitivität für unentdeckte Teilchen bietet.
Harry Cliff
Unser früherer Bericht: CERN-Forscher finden Evidenz für extrem seltenen Teilchenzerfall
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