Neue Analysen der CMS- und LHCb-Kollaborationen zeigen signifikante Abweichungen von den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik. Die im Oktober 2026 veröffentlichten Daten zu seltenen Teilchenzerfällen erwähnen als mögliche Erklärung zusätzliche Elementarteilchen, basieren jedoch auf vorläufigen Messungen und erfordern weitere Überprüfungen.
CMS und LHCb präsentieren Daten zu seltenen Zerfällen auf der ICHEP
In der Teilchenphysik bilden seltene Prozesse entscheidende Prüfsteine für das Standardmodell. Während der International Conference on High Energy Physics (ICHEP) stellten die CMS- und LHCb-Kollaborationen ihre neuesten Forschungen vor. Im Fokus stand dabei die Umwandlung eines Beauty-Quarks in ein Strange-Quark, ein Myon und ein Antimyon. Solche Flavor-Flips finden ausschließlich über die schwache Wechselwirkung statt.
Die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Zerfall ist extrem gering. Das entsprechende Ereignis tritt schätzungsweise nur einmal bei zehn Millionen Zerfällen von Teilchen auf, die Beauty-Quarks enthalten. Bereits im vergangenen Jahrzehnt traten erste Unstimmigkeiten zwischen den Messungen und den theoretischen Modellen auf.
Gemeinsame Auswertung von sechs Zerfallswegen bei CMS
Die CMS-Kollaboration untersuchte die Häufigkeit von sechs Varianten seltener Zerfälle parallel. Basis dafür waren Protonenkollisionen aus den Jahren 2022 bis 2024. Dabei sammelten die Forschenden eine integrierte Luminosität von 172 inversen Femtobarn. Ein gezielter Myon-Paar-Auslöser half dabei, die statistischen Unsicherheiten zu senken.
Im Gegensatz zu früheren Einzelmessungen analysierte das Team alle sechs Zerfallswege gemeinsam. Dadurch konnten Fehlerquellen und Hintergrundsignale einheitlich berücksichtigt werden. Die ermittelten Raten liegen tendenziell unter den Vorhersagen des Standardmodells. Besonders deutlich zeigt sich dies beim Zerfall eines Bₛ⁰-Mesons in ein Phi-Meson und zwei Myonen. Andere Kanäle stimmten dagegen mit den theoretischen Erwartungen überein. Eine einheitlich signifikante Abweichung in allen sechs Kanälen existiert somit nicht.
Modellunabhängige Messungen der Flugrichtungen am LHCb
Das LHCb-Experiment wählte einen anderen Ansatz. Die Forschenden untersuchten den Zerfall eines neutralen B-Mesons in ein angeregtes Kaon, ein Myon und ein Antimyon. Sie nutzten dafür Daten aus früheren Laufzeiten mit insgesamt 8,4 inversen Femtobarn. Anstatt das Verhalten über ein festes Wirkungsmodell vorzugeben, beschrieben die Physiker die Zerfallsamplituden direkt aus den Messdaten.
Aus den ermittelten Winkelgrößen wie S₅ und einer Vorwärts-Rückwärts-Asymmetrie ergaben sich Unterschiede zum Standardmodell. Bei der theoretischen Deutung über einen Parameter namens C₉ entspricht die Abweichung je nach Datenaufteilung 4,3 bis 4,8 Standardabweichungen. Forschende weisen jedoch darauf hin, dass diese Werte für einen spezifischen theoretischen Vergleich gelten und keine allgemeine Entdeckungswahrscheinlichkeit darstellen.
Mögliche Erklärungen und kommende Daten aus dem LHC
Als Ursachen für die Diskrepanzen kommen zusätzliche Elementarteilchen infrage. Diese könnten den seltenen Zerfall indirekt beeinflussen. Alternativ könnten schwer berechenbare hadronische Beiträge der starken Wechselwirkung eine Rolle spielen.
Die CMS-Analyse liegt derzeit als öffentlich vorgelegter vorläufiger Forschungsbericht vor. Die LHCb-Auswertung wurde als Preprint bei einem Fachjournal eingereicht. Ob sich die Muster bestätigen, soll vor allem die dritte Laufzeit des LHC zeigen.
