Search for heavy neutral leptons in B-meson decays
باستخدام 5 fb⁻¹ من بيانات تصادمات بروتون-بروتون عند طاقة 13 تريليون إلكترون فولت جُمعت بواسطة تجربة LHCb، تبحث هذه الدراسة عن لبتونات ثقيلة محايدة طويلة العمر في اضمحلالات ميزونات B إلى حالة نهائية مكونة من ميون وبيون، حيث لم تجد أي فائض معنوي ووضعت قيوداً جديدة على خلطها مع نيوترينوات الميون في نطاق الكتلة 1.6–5.5 جيجا إلكترون فولت لكل من سيناريوهات حفظ العدد اللبتوني وانتهاكه.
المؤلفون الأصليون: LHCb collaboration, R. Aaij, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, Z. Ajaltouni, S. Akar, K. Akiba, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, R. Amalric, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, A. Artamonov, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, P. Baladron Rodriguez, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, S. Bernet Andres, A. Bertolin, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, J. Bhom, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, N. Bondar, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, J. Brodzicka, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, A. T. Burke, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, S. Calderon Ramirez, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. F. Campoverde Quezada, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, A. Casais Vidal, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, I. Chahrour, H. Chang, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, A. Chernov, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, V. Chobanova, S. Cholak, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, M. Cruz Torres, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, X. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, J. Daniel, G. Darze, A. Davidson, J. E. Davies, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, H. -P. Dembinski, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, I. Diachkov, S. Didenko, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, V. Dobishuk, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, A. M. Donohoe, F. Dordei, A. C. dos Reis, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, A. Egorychev, V. Egorychev, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, D. Golubkov, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, I. Gonçales Vaz, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, I. V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, E. Gushchin, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, L. Hao, N. Harnew, T. H. Harris, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Iniukhin, A. Iohner, A. Ishteev, K. Ivshin, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, C. Jayaweera, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, M. Karacson, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, A. Kharisova, S. Kholodenko, G. Khreich, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, D. K. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, A. Kozachuk, P. Kravchenko, L. Kravchuk, O. Kravcov, M. Kreps, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, E. Kulikova, A. Kupsc, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, J. J. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, J. Langer, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, M. Lehuraux, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, M. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, C. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, S. López Soliño, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, K. Lynch, X. -R. Lyu, G. M. Ma, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, D. Maisuzenko, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, F. M. Manganella, D. Manuzzi, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, G. Meier, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, T. Miralles, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. M. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, R. Murta, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, E. Nekrasova, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, P. Neustroev, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, N. Nikitin, L. Nisi, Q. Niu, P. Nogarolli, P. Nogga, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, A. Okhotnikov, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, G. Panshin, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, D. Pereima, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. Pietrzyk, G. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, S. Poslavskii, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogachev, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, M. Rotondo, S. R. Roy, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, S. E. R. Sacha Emile R., N. Sagidova, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, D. Saranin, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, A. Semennikov, T. Senger, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, R. S. Sharma, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, S. Sheng, V. Shevchenko, B. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, Y. Shimizu, E. Shmanin, R. Shorkin, J. D. Shupperd, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, K. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, A. Solovev, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, E. N. Stein, O. Steinkamp, D. Strekalina, Y. Su, F. Suljik, J. Sun, J. Sun, L. Sun, D. Sundfeld, W. Sutcliffe, P. Svihra, V. Svintozelskyi, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, A. Terentev, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, D. Torres Machado, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, G. Vasquez, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, N. Voropaev, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, V. Yeroshenko, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, X. Yuan, Y Yuan, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Y. Z. Zhang, Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, Q. Zou, D. Zuliani, G. Zunica
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل الكون كمدينة كونية ضخمة ومزدحمة. لعقود من الزمن، كان الفيزيائيون هم مخططو المدن، يستخدمون مخططاً يُسمى النموذج القياسي لشرح كيفية عمل كل شيء: القوى، الجسيمات، وتدفق حركة المرور. إنه مخطط عبقري، لكن به بعض الثغرات الواضحة؛ فهو لا يستطيع تفسير لماذا يتكون الكون من المادة بدلاً من المادة المضادة، أو ما هي المادة المظلمة (السقالات غير المرئية التي تمسك المجرات معاً)، أو لماذا تمتلك النيوترينوهات (الجسيمات الصغيرة الشبحية) كتلة على الإطلاق.
لإصلاح هذه الثغرات، يشتبه العلماء في وجود "أشباح" تعيش في المدينة — جسيمات لا تظهر في المخططات القياسية. أحد المشتبه بهم الأكثر شعبية هو الليبتون المحايد الثقيل (HNL). فكر في الـ HNL كـ "شبح ثقيل". إنه جسيم يكاد لا يتفاعل مع أي شيء، مما يجعل الإمساك به أمراً صعباً للغاية، ولكن إذا وجد، فقد يفسر بعض أكبر أسرار الكون.
هذه الورقة هي تقرير من تعاون LHCb، وهو فريق من العلماء يعمل في مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN (أقوى مسرع جسيمات في العالم). لقد ذهبوا في "رحلة صيد أشباح" ضخمة لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم العثج من هذه الليبتونات المحايدة الثقيلة.
المطاردة: الإمساك بشبح في قطار متحرك
إليك كيف حاولوا الإمساك بهذه الأشباح، مشروحة من خلال تشبيه بسيط:
1. الإعداد: مصنع الجسيمات
تخيل مصادم الهادرونات الكبير كمحطة قطار عالية السرعة حيث تُصدم البروتونات (جسيمات صغيرة) مع بعضها البعض بسرعة تقارب سرعة الضوء. هذه الاصطدامات تخلق انفجاراً فوضووياً لجسيمات جديدة، بما في ذلك ميزونات B. فكر في ميزونات B كـ "شاحنات توصيل غير مستقرة" تولد في التصادم وتبدأ فوراً في الابتعاد.
2. المشتبه به: الشبح الثقيل (HNL)
يبحث العلماء عن سيناريو محدد:
- ميزون B (شاحنة التوصيل) يتحلل (يتفكك).
- بدلاً من مجرد التفكك إلى قطع عادية، قد يقذف بـ ليبتون محايد ثقيل (HNL).
- ولأن الـ HNL هو "شبح"، فإنه لا يتوقف فوراً. بل يسافر لمسافة قصيرة — ربما بضعة سنتيمترات أو حتى أمتار قليلة — قبل أن يتحلل أخيراً (يموت) إلى جسيمين مرئيين: ميون (ابن عم ثقيل للإلكترون) وبيون (نوع من الميزونات).
التشبيه: تخيل شاحنة توصيل (ميزون B) تسير على طريق سريع. فجأة، تسقط طرداً سرياً (الـ HNL). يستمر الطرد في التدحرج على الطريق لفترة من الوقت قبل أن ينفجر، ليكشف عن عنصرين متميزين: كرة حمراء (ميون) وكرة زرقاء (بيون). يحاول العلماء العثور على تلك البقعة المحددة على الطريق السريع حيث انفجر الطرد، بعيداً عن المكان الذي أسقطت فيه الشاحنة الطرد.
3. التحدي: إبرة في كومة قش
المشكلة هي أن الطريق السريع مزدحم. ملايين الشاحنات الأخرى تسقط طروداً كل ثانية، ومعظمها يسقط كرات حمراء وزرقاء بجوار الشاحنة مباشرة (تحللات فورية). العثور على تلك التي تدحرجت لمسافة أبعد قليلاً (تحللات مزاحة) يشبه العثور على إبرة محددة في كومة قش تشتعل فيها النيران باستمرار.
ولزيادة الصعوبة، قد يكون "الشبح" خجولاً جداً. قد لا يظهر إلا إذا اختلط بنوع معين من النيوترينو (نيوترينو الميون). كان على العلماء ضبط كواشفهم للبحث عن هذا "الخجل" المحدد.
الأدوات: السبيكترومتر الخارق
جهاز كاشف LHCb يشبه كاميرا ورادار عالي التقنية يحيط بمسارات القطار.
- الكاميرا: تتتبع مسار كل جسيم. إذا سافر جسيم لمسافة قصيرة قبل أن يتحلل، ترى الكاميرا "انثناءً" في المسار.
- الرادار: يحدد ماهية الجسيمات. هل هذا ميون؟ هل هذا بيون؟
- الفلتر (الذكاء الاصطنا Artificial Intelligence): نظرًا لوجود كم هائل من البيانات، استخدموا شبكة عصبية (نوع من الذكاء الاصطناعي). فكر في هذا الذكاء الاصطناعي كحارس ذكي جداً عند ملهى ليلي؛ ينظر إلى كل حدث ويقرر: "هذا يبدو كاصطدام عادي، اذهب بعيداً"، أو "هذا يبدو كطرد شبحي يتدحرج على الطريق، فلنتحقق منه!".
البحث: نوعان من الأشباح
بحث العلماء عن نوعين من الـ HNLs:
- شبح ديراك (Dirac): شبح قياسي يتصرف بشكل طبيعي.
- شبح مايورانا (Majorana): نوع خاص من الأشباح يكون هو نفسه جسيم مضاد. إذا وجد هذا، فقد يكسر قواعد "عدد الليبتون" (قانون حفظ)، مما يسمح للكون أساساً بخلق المادة من العدم بطريقة تفسر سبب وجودنا على الإطلاق.
لقد بحثوا عن "بصمتين" مختلفتين في الحطام:
- إشارات متضادة: ميون موجب وبيون سالب (سلوك طبيعي).
- إشارات متشابهة: اثنان من الميونات الموجبة (أو اثنان من السالبة). سيكون هذا دليلاً قاطعاً على "شبح مايورانا"، مما يثبت انتهاك عدد الليبتون.
النتائج: صمت الأشباح
بعد تحليل بيانات تعادل 5.04 فيمتوبارن (كمية هائلة من بيانات التصادم التي جُمعت بين عامي 2016 و2018)، نظر العلماء في النتائج.
الحكم: لم يجدوا أي أشباح.
لم يروا أي زيادة في "الانثناءات" في مسارات الجسيمات لا يمكن تفسيرها بالضوضاء الخلفية العادية. كانت هناك ومضة صغيرة في البيانات (تذبذب بمقدار 2.5 سيجما)، ولكن عندما أخذوا في الاعتبار أنهم كانوا يبحثون في آلاف الاحتمالات المختلفة، تبين أنها مجرد صدفة إحصائية عشوائية — مثل سماع صوت في الظلام ثم إدراك أنه كان مجرد ريح.
ماذا يعني هذا؟
على الرغم من أنهم لم يجدوا الشبح، إلا أن عملية البحث كانت نجاحاً كبيراً. إليك السبب:
- استبعاد المشتبه بهم "السهلين": لقد أثبتوا الآن أنه إذا كانت هذه الليبتونات المحايدة الثقيلة موجودة، فهي ليست شائعة أو "ثقيلة" كما توقعت بعض النظريات في نطاق الكتلة الذي بحثوا فيه (1.6 إلى 5.5 جيجا إلكترون فولت). لقد أغلقوا الباب فعلياً أمام العديد من النسخ المحددة من نظرية "الشبح".
- وضع القواعد: لقد وضعوا حدوداً صارمة لمدى "خجل" هذه الجسيمات. إذا وجد HNL في هذا النطاق الكتلي، فيجب أن يكون أكثر مراوغة مما ظنوا.
- تحسين المخطط: من خلال استبعاد هذه الاحتمالات، هم يساعدون المنظرين على تحسين مخططاتهم. إذا لم تكن الأشباح "السهلة" موجودة، فإن الأشباح الحقيقية يجب أن تكون مختبئة في جزء آخر من المدينة، ربما بكتل أو سلوكيات مختلفة.
الخلاصة
لقد عمل فريق LHCb كالمحققين المهرة في مسرح جريمة كوني. استخدموا أكثر الأدوات تقدماً في العالم والذكاء الاصطناعي للبحث عن جسيم يمكن أن يفسر أصل الكون. وبينما ظل "الليبتون المحايد الثقيل" غير مرئي هذه المرة، فإن عملية البحث قد أحكمت الحصار حول المشتبه بهم.
الأمر يشبه البحث عن نوع معين من الأسماك في المحيط. لم تصطدها، لكنك أثبتت أنه إذا كانت موجودة، فهي ليست في هذا الجزء من المحيط، وليست بالحجم الذي كنت تظنه. الآن، يعرف العلماء بالضبط أين يبحثون في المرة القادمة، وهم مستعدون للجولة التالية من المطاردة بمعدات أفضل. لا يزال الكون مليئاً بالأسرار، لكننا نقترب من حل اللغز.
إليك ملخص تقني مفصل لورقة بحث "البحث عن الليبتونات المحايدة الثقيلة في اضمحلالات ميزونات B" من قبل تجربة LHCb.
1. المشكلة والدوافع
يفشل النموذج القياسي (SM) لفيزياء الجسيمات في تفسير العديد من الظواهر الأساسية، بما في ذلك أصل كتل النيوترينو، وعدم تماثل المادة والمادة المضادة في الكون، وطبيعة المادة المظلمة. الليبتونات المحايدة الثقيلة (HNLs)، والتي يُرمز لها بـ N، هي فرميونات افتراضية (سينجلت تحت مجموعات القياس في النموذج القياسي) مقترحة في امتدادات مثل آلية Seesaw من النوع الأول (Type-I Seesaw) ونموذج νMSM (النموذج المعياري للنيوترينو الأدنى).
- الهدف الفيزيائي: البحث عن الليبتونات المحايدة الثقيلة الناتجة عن اضمحلالات ميزونات B (B→μN) والتي تضمحل لاحقاً إلى ميون وبيون (N→μπ).
- السيناريوهات الرئيسية: يستهدف البحث كلاً من سيناريوهات الحفاظ على رقم اللبتون (LNC) (من نوع ديراك، حالات نهائية μ+μ−) وسيناريوهات انتهاك رقم اللبتون (LNV) (من نوع مايورانا، حالات نهائية μ±μ±).
- نطاق الكتلة: يركز التحليل على نطاق الكتلة من 1.6 إلى 5.5 جيجا إلكترون فولت (GeV)، وهو النطاق الذي يكون فيه اضمحلال ميزونات B هو نمط الإنتاج المهيمن في مصادم الهادرونات الكبير (LHC). هذا النطاق وثيق الصلة بالنماذج التي تتنبأ بزوايا خلط أكبر (∣UμN∣2∼10−5−10−4) مما هو مطلوب لعملية توليد اللبتونات (leptogenesis) القياسية، مثل نماذج الـ seesaw منخفضة المقياس المحمية بالتناظر أو النماذج ذات تناظر B−L المقاس.
2. المنهجية
البيانات والكاشف
- مجموعة البيانات: بيانات تصادمات بروتون-بروتون التي جمعتها تجربة LHCb عند طاقة مركز الكتلة s=13 تريليون إلكترون فولت (TeV) خلال فترة التشغيل الثانية (Run 2) (2016–2018).
- اللمعان المتكامل (Integrated Luminosity): 5.04±0.10 fb−1.
- الكاشف: مطياف LHCb الأمامي، وهو مُحسّن لفيزياء الهادرونات من نوع b، مع دقة عالية في تحديد الرؤوس (VELO) وتحديد هوية الجسيمات (RICH، نظام الميونات، الكاشفات الحرارية).
طوبولوجيا الإشارة والفئات
يعيد البحث بناء سلسلة الاضمحلال B→μN(→μπ)X، حيث تمثل X جسيمات غير مرصودة. ينقسم التحليل إلى فئتين رئيسيتين لإعادة البناء بناءً على موقع رأس اضمحلال HNL:
- الفئة الطويلة (Long Category): يحدث اضمحلال HNL داخل محدد الرؤوس (VELO). يتم إعادة بناء المرشحين باستخدام "المسارات الطويلة" (hits في VELO والمتتبعات اللاحقة). يوفر هذا دقة فائقة في الكتلة والرأس.
- المتطلب: مسافة الطيران FDz(N)>20 مم.
- الفئة اللاحقة (Downstream Category): يحدث اضمحلال HNL بعد الـ VELO. تستخدم المرشحات "المسارات اللاحقة" (hits فقط في المتتبعات اللاحقة). وهذا يوسع الحساسية تجاه الأعمار (lifetimes) الأطول.
- المتطلب: FDz(N)≳70 سم.
يأخذ التحليل في الاعتبار كل من أزواج الميونات متعاكسة الإشارة (OS) (μ+μ−) ومتشابهة الإشارة (SS) (μ±μ±) لاستقصاء ليبتونات ديراك ومايورانا على التوالي.
اختيار الحدث والتعلم الآلي
- المُطلق (Trigger): تم تطوير مُطلق برمجيات مخصص للفئة اللاحقة لاختيار مرشحي B→μN المتباعدين مع ميونات متشابهة الإشارة.
- التحليل متعدد المتغيرات (MVA): يُستخدم مصنف شبكة عصبية (NN)، مُنفذ في PyTorch، لتثبيط الخلفية التجميعية (combinatorial background).
- الابتكار: الشبكة العصبية مُعلمة بالكتلة (mass-parametrized). بدلاً من تدريب مصنفات منفصلة لكل فرضية كتلة، يتم تضمين كتلة HNL (mN) كميزة مدخلة. يسمح هذا للمصنف بالاستكمال السلس (interpolation) بين نقاط الكتلة المحاكية ويلغي الحاجة إلى مجموعات تدريب منفصلة.
- التدريب: يتم نمذجة الإشارة باستخدام المحاكاة؛ بينما يتم نمذجة الخلفية باستخدام جوانب البيانات (data sidebands) (m(μμπ) فوق منطقة الإشارة).
- التحسين: تم تحسين نقاط العمل باستخدام معيار Punzi Figure of Merit لزيادة الحساسية عبر نطاق الكتلة.
تقدير الخلفية
- الخلفية التجميعية (Combinatorial Background): تُنمذج بواسطة دالة أسية أو خطية، ويتم ملاءمتها في نوافذ منزلقة حول كتلة الإشارة.
- الخلفية المكونة للقمم (Peaking Background): تأتي بشكل أساس من اضمحلالات ميزونات التشارم (D0→K−π+) حيث يتم الخلط بين الكايون أو البيون والميون.
- طريقة ABCD: تُستخدم تقنية تعتمد على البيانات لتقدير خلفيات القمم. يتم تقسيم العينة إلى أربعة مناطق بناءً على مسافة الطيران (FDz) والكتلة الثابتة (m(μμπ)). يتم استقراء عائد الخلفية في منطقة الإشارة من منطقة تحكم للاضمحلالات الشبيهة باللحظية (FDz<20 مم).
استخراج الإشارة
- يتم إجراء "بحث عن القمة" (bump hunt) في طيف الكتلة الثابتة لنظام μπ (m(μπ)).
- يتم نمذجة شكل الإشارة باستخدام دالة Crystal Ball معدلة.
- يتم إجراء ملاءمة متزامنة عبر جميع فئات إعادة البناء (OS/SS, Long/Downstream, B+/Bc+/B0/Bs0) باستخدام مكتبة
zfit. - يتم وضع الحدود باستخدام طريقة CLs.
3. المساهمات الرئيسية والتقدم التقني
- الشبكة العصبية المُعلمة بالكتلة: يسمح تنفيذ الشبكة العصبية المُعلمة بمتغير فيزيائي بإجراء بحث مستمر عبر طيف الكتلة دون العقوبة الإحصائية المترتبة على تدريب نماذج منفصلة لكل نقطة كتلة.
- إعادة بناء المسار اللاحق (Downstream Track): نجح التحليل في توسيع الحساسية لليبتونات HNL ذات الأعمار الأطول (أطوال طيران تصل إلى ~2 متر) من خلال استخدام المسارات اللاحقة، وهي تقنية تم تحسينها خصيصاً لهذا البحث.
- التحليل شبه الحصري (Inclusive Semileptonic Analysis): يتضمن البحث اضمحلالات مُعاد بناؤها جزئياً (B→μNX)، مما يزيد بشكل كبير من عائد الإشارة مقارنة بالتحليلات الحصرية البحتة، مع إدارة الخلفية المرتبطة بها عبر طريقة ABCD.
- تغطية شاملة: يغطي التحليل كلاً من سيناريوهات LNC وLNV ويجمع أنواعاً متعددة من ميزونات B (B+,B0,Bs0,Bc+)، مستفيداً من الإنتاج المعزز لـ Bc+ HNLs رغم انخفاض كسر التجزئة الخاص بها.
4. النتائج
- الملاحظة: لم يتم رصد أي زيادة كبيرة في عدد الأحداث فوق الخلفية المتوقعة.
- تم العثور على أكبر زيادة محلية عند mN=2.93 GeV في قناة ديراك OS بمعنوية قدرها 2.5σ.
- بعد حساب تأثير البحث في كل مكان (look-elsewhere effect)، تنخفض المعنوية العالمية إلى 0.3σ، وهو ما يتوافق مع التقلبات الإحصائية.
- حدود الاستبعاد:
- تم وضع حدود عليا لعنصر الخلط المربع ∣UμN∣2 عند مستوى ثقة 95% CL.
- تستبعد الحدود قيم ∣UμN∣2 التي تصل إلى 10−5−10−4 في نطاق الكتلة 1.6–5.5 GeV.
- التحسين: تمثل هذه النتائج تحسناً بأكثر من رتبة مقدار واحدة عن حدود LHCb السابقة في هذا النطاق الكتلي.
- المقارنة: الحدود تنافسية أو متفوقة على تجارب مخازن الحزم السابقة (مثل BEBC) وتكمل عمليات البحث التي تقوم بها ATLAS وCMS، والتي تكون عادةً أكثر حساسية عند الكتل الأعلى (عبر اضمحلالات W/Z).
5. الأهمية
- قيود النماذج: بينما لا تستكشف النتائج حيز المعلمات المحدد الذي تفضله عملية توليد اللبتونات (leptogenesis) القياسية (والتي تتطلب خلطات صغيرة جداً، ∣U∣2≲10−6)، إلا أنها تقيد بقوة النماذج البديلة التي تتنبأ بخلط أكبر، مثل:
- نماذج الـ seesaw منخفضة المقياس المحمية بالتناظر (مثل الـ inverse seesaw).
- النماذج ذات البنية النكهية مع هيمنة خلط الميون.
- النماذج ذات تناظر B−L المقاس.
- الآفاق المستقبلية: توفر التقنيات التي تم تطويرها (الشبكة العصبية المُعلمة بالكتلة، التعامل مع المسارات اللاحقة، التحكم في الخلفية الشاملة) إطاراً قوياً لعمليات البحث المستقبلية عن HNL. ومع ترقية LHCb القادمة (Upgrade I و II)، والتي ستوفر مجموعات بيانات أكبر بكثير وإعادة بناء محسنة للرؤوس المتباعدة، من المتوقع أن تتحسن الحساسية بعدة رتب مقدارية، مما قد يصل إلى حيز المعلمات ذي الصلة بعملية توليد اللبتونات (leptogenesis).
في الختام، تضع هذه الورقة البحثية أكثر الحدود صرامة حتى الآن على الليبتونات المحايدة الثقيلة بمقياس GeV التي تختلط مع نيوترينوات الميون الناتجة عن اضمحلالات ميزونات B، مما يستبعد فعلياً جزءاً كبيراً من حيز المعلمات لمختلف سيناريوهات ما وراء النموذج القياسي.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.
تصلك أفضل أبحاث high-energy experiments كل أسبوع.
يحظى بثقة باحثين في ستانفورد وكامبريدج والأكاديمية الفرنسية للعلوم.
تفقّد بريدك لتأكيد الاشتراك.
حدث خطأ ما. تعيد المحاولة؟
لا رسائل مزعجة، ويمكنك إلغاء الاشتراك متى شئت.