Una misurazione di un principio fondamentale del modello standard della fisica delle particelle - l'universalità del sapore dei leptoni - catturato dal rivelatore ATLAS al Large Hadron Collider, è riportato in un articolo pubblicato su Fisica della natura .

I risultati sostituiscono il risultato di lunga data del Large Electron-Positron Collider.

La nostra comprensione delle particelle elementari, i mattoni dell'Universo, e dell'elettromagnetismo, forze fondamentali deboli e forti che agiscono tra loro, è formulato nel modello standard della fisica delle particelle. Nella teoria, elettroni, muoni e leptoni τ rappresentano tre varietà (o aromi) di un tipo di particella elementare caricata elettricamente nota come leptoni. Il modello standard presuppone che la forza degli accoppiamenti tra i leptoni e le particelle che mediano la forza debole, nota come bosoni di gauge elettrodeboli "W" o "Z", sia indipendente dal sapore del leptone. Questo principio di lunga data, noto come universalità del sapore di leptone, è stato recentemente messo in discussione da esperimenti presso le fabbriche B e presso l'LHC.

La collaborazione ATLAS, che coinvolge un team globale di scienziati tra cui esperti di Lancaster, ha studiato se questa "verità universale" è vera per il muone e il leptone in circa mezzo milione di collisioni protone-protone registrate con il rivelatore ATLAS al Large Hadron Collider . Esaminando i decadimenti dei bosoni W in leptoni e muoni e misurando il rapporto tra i loro tassi di decadimento, gli autori sono stati in grado di concludere che la forza debole interagisce con entrambi i tipi di leptoni allo stesso modo.

Questo risultato della collaborazione ATLAS è la misurazione più precisa fino ad oggi, con quasi il doppio della precisione ottenuta dagli esperimenti al predecessore del Large Hadron Collider al CERN, il Large Electron-Positron Collider (LEP).

Il professore di fisica della Lancaster University Guennadi Borissov ha dichiarato:"Le misurazioni al LEP hanno indicato che potrebbe esserci una differenza tra i decadimenti di diversi tipi di leptoni. Questo intrigante accenno di deviazione dal modello standard non è stato confermato per circa 20 anni. Sebbene le nostre ultime misurazioni non eseguire il backup del risultato del LEP, è stato emozionante trovare un modo nuovo e straordinariamente preciso per testarlo usando la potenza del Large Hadron Collider, con Lancaster al centro di ogni fase dell'analisi."

Professor Roger Jones, capo del gruppo Lancaster ATLAS, ha dichiarato:"Test come il nostro di assunzioni teoriche fondamentali sono attualmente un'area calda della ricerca nella fisica delle particelle. Risultati recenti dell'esperimento LHCb, e misurazioni molto precise dei muoni effettuate dalla collaborazione g-2 (che ha anche fisici Lancaster nel team) hanno fornito nuovi suggerimenti sul fatto che i leptoni potrebbero non comportarsi tutti allo stesso modo previsto dalle nostre teorie.

"In contrasto, misurazioni nuove e molto precise mostrano che in modi importanti i leptoni si comportano davvero allo stesso modo. Sarà emozionante vedere se i suggerimenti di altri esperimenti diventeranno prove evidenti. Se è così, le teorie dovranno spiegare la nostra forte evidenza che i leptoni si comportano allo stesso modo nel processo che abbiamo studiato e tuttavia si comportano diversamente in altri processi".