Statistische Signifikanz und Detektor-Upgrades
In der Teilchenphysik verwenden Wissenschaftler ein statistisches Maß, die Standardabweichung, um zu bewerten, wie wahrscheinlich es ist, dass ein scheinbares Signal auf zufälligen Schwankungen statt auf einem echten physikalischen Prozess beruht. Ein Ergebnis muss drei Standardabweichungen erreichen, um als Hinweis auf ein neues Phänomen zu gelten. Auf diesem Niveau beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass zufällige Schwankungen ein Signal erzeugen, das statistisch mindestens so extrem ist, etwa 0,3 %.
Mit Daten, die 2024 und 2025 gesammelt wurden, identifizierten die LHCb-Forschenden Hinweise auf Bd → μ+μ- bei einer Signifikanz von 3,0 Standardabweichungen. Als sie diese Messungen mit früheren Daten kombinierten, die zwischen 2011 und 2018 gesammelt wurden, stieg die statistische Signifikanz auf 3,2 Standardabweichungen und überschritt damit die weithin akzeptierte Schwelle für Hinweise.
Eine erhebliche Verbesserung des LHCb-Experiments half den Forschenden, die Schwierigkeit zu überwinden, ein so seltenes Ereignis zu detektieren. Nach einem großen Upgrade begann das Experiment 2024 mit fünfmal der Rate, die zwischen 2010 und 2018 erreicht wurde, mit der Datenerfassung. Der aufgerüstete Detektor wurde auch besser darin, verschiedene Arten von Teilchen zu identifizieren. Das Team kombinierte diese Verbesserungen mit Techniken des maschinellen Lernens, um die außergewöhnlich seltenen Signale von der großen Anzahl anderer Teilchenprozesse zu unterscheiden.
"Physiker jagen diesem Zerfall seit mehr als vierzig Jahren nach", sagte Marco Santimaria, der die internationale Analysegruppe von 19 Wissenschaftlern gemeinsam leitete. "Extreme Präzision ist erforderlich, um die Myonen aus der überwältigenden Hintergrundstrahlung herauszufiltern."
