Till alla utom en fysiker, det låter som något ur "Star Trek". Men leptonuniversalitet är en verklig sak.

Det har att göra med standardmodellen för partikelfysik, som beskriver och förutsäger beteendet hos alla kända partiklar och krafter, förutom gravitationen. Bland dem finns laddade leptoner:elektroner, muoner och taus.

Ett grundläggande antagande för standardmodellen är att interaktionerna mellan dessa elementarpartiklar är desamma trots deras olika massor och livslängder. Det är lepton universalitet. Precisionstester som jämför processer som involverar elektroner och myoner har inte avslöjat någon säker överträdelse av detta antagande, men nya studier av tau lepton med högre massa har gett observationer som utmanar teorin.

En ny genomgång av resultat från tre experiment pekar på den starka möjligheten att leptonuniversalitet - och kanske i slutändan själva standardmodellen - kan behöva ses över. Resultaten från ett team av internationella fysiker, inklusive UC Santa Barbara postdoktor Manuel Franco Sevilla, visas i journalen Natur .

"Som en del av min doktorsavhandling vid Stanford, som baserades på tidigare arbete utfört vid UCSB av professorerna Jeff Richman och Michael Mazur, vi såg den första betydande observationen av något utöver standardmodellen vid BaBaR -experimentet som utförts vid SLAC National Accelerator Laboratory, " sa Franco Sevilla. Detta var betydelsefullt men inte definitivt, han lade till, noterar att liknande resultat sågs i nyare experiment utförda i Japan (Belle) och i Schweiz (LHCb). Enligt Franco Sevilla, de tre experimenten, tagen tillsammans, visa ett starkare resultat som utmanar leptonuniversalitet på nivå med fyra standardavvikelser, vilket indikerar 99,95 procents säkerhet.

BaBaR, som står för B-Bbar (anti-B) detektor, och Belle utfördes i B-fabriker. Dessa partikelkolliderare är utformade för att producera och detektera B -mesoner - instabila partiklar som uppstår när kraftiga partikelstrålar kolliderar - så att deras egenskaper och beteende kan mätas med hög precision i en ren miljö. LHCb (Large Hadron Collider b) gav en miljö med högre energi som lättare producerade B-mesoner och hundratals andra partiklar, försvårar identifiering.

Ändå, de tre experimenten, som mätte de relativa förhållandena för B -mesonförfall, publicerade anmärkningsvärt liknande resultat. Satserna för vissa förfall som involverar den tunga lepton tau, i förhållande till de som involverade de lätta leptonerna - elektroner eller muoner - var högre än standardmodellens förutsägelser.

"Tau lepton är nyckeln eftersom elektronen och muonen har mätts väl, " Franco Sevilla förklarade. "Taus är mycket svårare eftersom de förfaller mycket snabbt. Nu när fysiker bättre kan studera taus, vi ser att leptonuniversalitet kanske inte är tillfredsställt som standardmodellen hävdar."

Medan det är spännande, resultaten anses inte vara tillräckliga för att fastställa en kränkning av leptonuniversalitet. För att välta denna länge fysiska föreskrift skulle kräva en betydelse av minst fem standardavvikelser. Dock, Franco Sevilla noterade, det faktum att alla tre experimenten observerade en högre än förväntat tau-avklingningshastighet när de arbetade i olika miljöer är anmärkningsvärt.

En bekräftelse av dessa resultat skulle peka på nya partiklar eller interaktioner och kan ha djupgående implikationer för förståelsen av partikelfysik. "Vi är inte säkra på vad bekräftelse av dessa resultat kommer att innebära på lång sikt, "Franco Sevilla sa." Först, vi måste se till att de är sanna och sedan behöver vi kompletterande experiment för att bestämma innebörden. "