First measurement of the decay-time-integrated CP asymmetry in Bs0→Ds−π+ decays
باستخدام بيانات تجربة LHCb للفترة من 2016 إلى 2018، يبلغ هذا البحث عن أول قياس لعدم تماثل التناظر التماثلي (CP) المتكامل مع زمن الاضمحلال وغير المصنف للنكهة في اضمحلالات Bs0→Ds−π+، حيث وجد نتيجة متوافقة مع تنبؤات النموذج القياسي، مما يوفر قيودًا مباشرة على الفيزياء الجديدة في اضمحلالات الهادرونات بـ (b) عند مستوى الشجرة.
المؤلفون الأصليون: LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, 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, 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, Z. B. Bai, 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. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, R. Bernet, A. Bertolin, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, 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, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, 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, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, 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, 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, G. Chizhik, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, 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, G. C. Costantino, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, 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, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, 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, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, J. Eschle, 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, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, 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, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, 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, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, 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, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, 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, S. Kholodenko, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, S. Klaver, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. K. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, 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, 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, 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, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, D. Manuzzi, S. Mao, 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, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, 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, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, 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. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, 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, 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, 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, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, 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, 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. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, M. Rotondo, 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., D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, 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, T. Senger, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, 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, O. Steinkamp, 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, 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, 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, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, 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, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, 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, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, 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, S. H Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, 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 كأنه مضمار سباق عملاق عالي السرعة، حيث تتحرك جسيمات صغيرة بسرعة تقارب سرعة الضوء. في المصادم الهيدروني الكبير (LHC) في سويسرا، يقوم العلماء بصدم البروتونات ببعضها البعض لإنشاء دفق من هذه الجسيمات، آملين في العثور على أدلة حول القواعد الأساسية للطبيعة.
هذه الورقة البحثية تشبه "تقرير درجات" من فريق LHCb، وهو مجموعة من المحققين يعملون في الـ LHC. إنهم يحققون في نوع محدد من اضمحلال الجسيمات يسمى Bs0→Ds−π+.
إليك قصة ما وجدوه، مشروحة دون التعمق في الرياضيات المعقدة:
1. اللغز: لماذا تفضل الجسيمات بعضها؟
في عالم الفيزياء، هناك قاعدة تسمى تماثل CP. فكر فيها كأنها مرآة مثالية. إذا أخذت جسيماً (لنسمه "المادة") ونظرت إلى صورته المرآتية (توأمه من "المادة المضادة")، فيجب أن يتصرفا تماماً بنفس الطريقة، ولكن بشكل عكسي.
ومع ذلك، يبدو أن الكون لديه تفضيل طفيف للمادة على المادة المضادة. وهذا ما يسمى انتهاك تناظر CP. وهذا هو السبب في وجودنا اليوم بدلاً من أن يفني كل شيء نفسه خلال الانفجار العظيم.
كان فريق LHCb يراقب سباقاً معيناً: جسيم ثقيل (Bs0) يضمحل إلى جسيمين أخف (Ds− و π+). أرادوا معرفة ما إذا كان هذا السباق يحدث بنفس السرعة سواء كان الجسيم البادئ هو "مادة" أو "مادة مضادة".
2. التحدي: ساعة إيقاف "عمياء"
عادةً، لقياس هذا، يحتاج العلماء إلى معرفة متى بدأ السباق بالضبط وأي فريق (مادة أو مادة مضادة) كان عليه العداء. لكن في هذا التجربة المحددة، كان "خط البداية" ضبابياً. فالجسيمات تتذبذب (تنتقل ذهاباً وإياباً بين المادة والمادة المضادة) بسرعة هائلة لدرجة أنه بحلول الوقت الذي ترصدها فيه الكواشف، تكون قد غيرت فرقها عشرات المرات.
الأمر يشبه محاولة توقيت عداء يغير لون قميصه كل ميلي ثانية. لا يمكنك معرفة الفريق الذي بدأ به.
الحل: بدلاً من محاولة تخمين الفريق البادئ، قرر العلماء النظر إلى المتوسط لجميع العدائين معاً. لقد تجاهلوا من بدأ في أي فريق، وقاموا فقط بقياس الفرق الإجمالي في عدد عدائي "المادة" الذين أنهوا السباق مقابل عدائي "المادة المضادة". وهذا ما يسمونه قياساً "غير مصنف النكهة" (flavour-untagged). إنه يشبه عد السيارات الحمراء مقابل الزرقاء التي تمر بنقطة تفتيش، حتى لو كنت لا تعرف بأي لون تم طلاؤها عند خروجها من المصنع.
3. العمل التحقيقي: تنظيف البيانات
كاشف LHCb هو كاميرا ضخمة ومعقدة تلتقط صوراً لهذه الاصطدامات. لكن الصور فوضوية.
- الضجيج: أحياناً، ترى الكاميرا إشارة مزيفة (ضجيج خلفي) تبدو وكأنها السباق ولكنها ليست كذلك.
- الانحياز: الكاميرا نفسها قد تكون أفضل قليلاً في رصد السيارات الحمراء من الزرقاء، أو قد تفقد سيارات تسير في اتجاه معين.
كان على الفريق القيام بالكثير من "التنظيف الرقمي":
- استخدموا عينات معايرة (مثل سباقات قياسية معروفة) لمعرفة ما إذا كانت كاميراتهم منحازة.
- استخدموا محاكاة حاسوبية للتنبؤ كيف يجب أن يبدو الضجيج، ثم طرحوه من البيانات الحقيقية.
- تحققوا من "خطوط نهاية" مختلفة (أنماط اضمحلال): أحدهما حيث ينقسم الجسيم إلى زوج من الكاون والبيون، والآخر حيث ينقسم إلى ثلاثة بيونات. كان هذا يشبه التحقق من نتائج السباق على مسارين مختلفين للتأكد من أن النتيجة ليست مجرد صدفة.
4. النتيجة: ميزان متوازن تماماً
بعد تحليل 5.4 مليار تصادم (كمية هائلة من البيانات التي جُمعت بين عامي 2016 و2018)، قام الفريق بحساب الفرق بين نتائج المادة والمادة المضادة.
النتيجة:
وجدوا فرقاً ضئيلاً للغاية: $-0.0014$.
ولكن هنا تكمن المشكلة: "نسبة عدم اليقين" (هامش الخطأ) كانت $0.0059$.
فكر في الأمر كأنك تزن كيسين من الدقيق. تضع أحدهما على الميزان، ويقول لك الميزان إن أحدهما أثقل بمقدار 0.0014 جرام. لكن الميزان مهتز قليلاً، وهامش الخطأ هو 0.0059 جرام. ولأن الفرق أصغر من الاهتزاز، فلا يمكنك الجزم بأن أحد الكيسين أثقل بالفعل.
5. ماذا يعني هذا؟
- إنه يطابق النموذج القياسي: "النموذج القياسي" هو كتاب القواعد الحالي للفيزياء. وهو يتوقع أنه بالنسبة لهذا النوع المحدد من الاضمحلال، يجب ألا يكون هناك فرق تقريباً بين المادة والمادة المضادة. نتيجة LHCb تتوافق مع هذا التوقع تماماً.
- لم يتم العثود على فيزياء جديدة (بعد): أحياناً، يأمل العلماء في العثور على "خلل" في كتاب القواعد يشير إلى فيزياء جديدة (مثل المادة المظلمة أو الأبعاد الإضافية). لو كان الفرق كبيراً، لكان اكتشافاً يستحق جائزة نوبل. بدلاً من ذلك، تصرف الكون تماماً كما قال كتاب القواعد القديم.
- وضع المعيار: على الرغم من أنهم لم يجدوا فيزياء جديدة، إلا أن هذا القياس مهم جداً. فهو يضع حداً صارماً. إنه يخبر العلماء الآخرين: "إذا كنتم تبحثون عن فيزياء جديدة في هذا المجال، فيجب أن تكون أصغر من هذا الرقم الضئيل". إنه يشبه قول: "لقد فحصنا الخزانة، ولا توجد وحوش أكبر من الهامستر".
الخلاية
قام فريق LHCb بقياس دقيق للغاية لسباق جسيمات حيث يغير العداءون فرقهم باستمرار. وجدوا أن السباق كان عادلاً تماماً، دون أي انحياز ملحوظ لصالح المادة أو المادة المضادة. هذا يؤكد فهمنا الحالي للكون، ولكنه يخبرنا أيضاً أنه إذا كانت هناك أي "قواعد سرية" للفيزياء تختبئ في هذا الاضمحلال تحديداً، فهي دقيقة للغاية.
باختختصار: لقد اجتاز الكون الاختبار، لكن البحث عن "الخلطة السرية" التي تجعل كوننا فريداً مستمر.
إليك ملخص تقني مفصل لورقة بحث LHCb رقم CERN-EP-2026-028، بعنوان "القياس الأول لعدم التماثل في تناظر الشحنة والزخم (CP) المتكامل مع زمن الاضمحلال في تحلل Bs0→Ds−π+".
1. المشكلة والدافع الفيزيائي
تتناول الورقة بحثية تناقضاً طويل الأمد في النموذج المعياري (SM) يتعلق بكسور التفرع (branching fractions) لتحللات ميزونات الجمال (beauty mesons) إلى ميزونات التشارم المفتوحة والهادرونات الخفيفة (B(s)0→D(s)(∗)−h+).
- الفرضية: يمكن تفسير هذا التناقض من خلال فيزياء ما وراء النموذج المعياري (BSM)، والتي قد تُدخل طوراً ضعيفاً إضافياً في سعة التحلل. إن التداخل بين سعة BSM وسعة النموذج المعياري يمكن أن يؤدي إلى انتهاك تناظر الشحنة والزخم المباشر (direct CP violation)، مما ينتج عنه عدم تماثل في معدل التحلل يمكن قياسه.
- التحلل المحدد: يعد التحلل Bs0→Ds−π+ نوعاً محدداً للنكهة (التحلل ذو الإشارة الخاطيئة Bs0→Ds+π− مكبوت بشدة) ويمضي حصرياً عبر انتقال من المستوى الشجري (tree-level) من النوع b→cuˉd. في النموذج المعياري، يُمنع انتهاك تناظر CP المباشر في هذا النمط لأنه يتطلب تداخلاً مع سعات إضافية (وهي غائبة). لذلك، فإن أي عدم تماثل مرصود في CP سيكون علامة واضحة على وجود فيزياء جديدة.
- التحدي: قياس عدم التماثل هذا أمر صعب لأنه يتطلب تحديد النكهة الأولية لميزون Bs0. ومع ذلك، فإن ميزون Bs0 يتذبذب (يمتزج) بسرعة كبيرة. يهدف تعاون LHCb إلى قياس عدم تماثل CP المتكامل مع زمن التحلل وغير المرتبط بتحديد النكهة (flavor-untagged) (⟨Auntaggeds⟩)، وهو ما يتجاوز انخفاض كفاءة تحديد النكهة الأولية مع الاستفادة من تردد التذبذب السريع.
2. المنهجية
عينة البيانات والكاشف:
- مجموعة البيانات: بيانات تصادمات بروتون-بروتون جمعها تجربة LHCb بين عامي 2016 و2018 عند طاقة مركز الكتلة تبلغ 13 تريليون إلكترون فولت (TeV).
- اللمعان المتكامل (Integrated Luminosity): 5.4 fb−1.
- الكاشف: كاشف LHCb، وهو مطياف أمامي أحادي الذراع (2<η<5)، مجهز بكاشف رأس من شرائح السيليكون، ونظام تتبع مع مغناطيس ثنائي القطب، وكواشف (Ring Imaging Cherenkov - RICH) لتحديد هوية الجسيمات (PID).
اختيار الأحداث وإعادة البناء:
- قنوات التحلل: يتم إعادة بناء إشارة Bs0→Ds−π+ عبر نمطي تحلل لـ Ds−:
- Ds−→K−K+π−
- Ds−→π−π+π−
- الاختيار الكينماتيكي: يتم اختيار المرشحين بكتلة ثابتة (m(h−h+π−π+)) تتراوح بين 5280 و6000 MeV/c2، ويجب أن تكون كتلة المرشح Ds− ضمن نطاق 30 MeV/c2 من كتلة Ds− المعروفة.
- تحديد هوية الجسيمات (PID): تُستخدم تقنيات متعددة المتغيرات للتمييز بين الكاونات والبيونات.
- المناطق الرنينية (مثل Ds−→ϕπ−) تستخدم متطلبات PID فضفاضة نظراً لانخفاض الخلفية.
- المناطق غير الرنينية تستخدم معايير PID صارمة.
- تُطبق قيود الاستبعاد (Veto cuts) لتثبيط الخلفيات التي تحتوي على جسيمات J/ψ و D0.
- المُشغّل (Trigger): يُستخدم مُشغّل عتادي (L0) يعتمد على طاقة الكالوريمتر، ومُشغّل برمجيات (HLT1/HLT2) يتطلب رؤوساً متباعدة (displaced vertices).
استراتيجية التحليل:
- عدم التماثل الخام (Araw): يُحسب عدم التماثل الخام من محاصيل (yields) مرشحي Ds+π− و Ds−π+ باستخدام ملاءمة الاحتمال الأقصى الممتدة غير المجمعة (unbinned extended maximum-likelihood fits) لتوزيعات الكتلة الثابتة.
Araw=N(Ds+π−)+N(Ds−π+)N(Ds+π−)−N(Ds−π+) - التصحيح لعدم تماثل الكشف (Adet): يتم تصحيح عدم التماثل الخام لعدم تماثل كفاءة الكشف المعتمد على الشحنة (التتبع، الاختيار، PID، والمُشغّل L0).
⟨Auntaggeds⟩=Araw−Adet- يتم تفكيك Adet إلى مكونات: عدم تماثل تتبع المسار (Atrack)، الاختيار (Asel)، الـ PID (APID)، والمُشغّل L0 (AL0).
- يتم تحديد هذه المكونات باستخدام عينات المعايرة (مثل J/ψ→μ+μ−، و D+→K−π+π+، و D∗+→D0π+).
- نمذجة الخلفية: تتضمن ملاءمة الكتلة الثابتة ما يلي:
- الإشارة: تُنمذج بواسطة دالة Hypatia معدلة + دالة Johnson SU.
- الخلفية التجميعية (Combinatorial Background): تُنمذج بواسطة دوال أسية مشتقة من المناطق الجانبية (sidebands).
- الخلفيات ذات القمم (Peaking Backgrounds): تشمل B0→Ds+π−، و Bs0→Ds−K+ التي أخطأت في تحديد الهوية، وتحللات Bs0→Ds∗−π+ المعاد بناؤها جزئياً.
3. المساهمات الرئيسية
- القياس الأول: هذا هو القياس الأول لعدم التماثل في CP المتكامل مع زمن التحلل في تحللات الهادرونات Bs0→Ds−π+.
- نهج عدم الارتباط بتحديد النكهة (Flavor-Untagged): نجح التحليل في إثبات طريقة لاستخراج عدم تماثل CP دون الحاجة لتحديد النكهة الأولية، مستفيداً من تردد تذبذب Bs0 السريع لتخفيف عدم تماثل الإنتاج إلى رتبة 10−5.
- المنهجية الشاملة للشكوك: تقدم الورقة تفصيلاً دقيقاً لشكوك النظام (systematic uncertainties)، لا سيما تلك الناشئة عن عدم تماثل الكشف (Adet) ونمذجة أشكال الإشارة والخلفية.
4. النتائج
عدم التماثل المقاس:
تم قياس عدم التماثل لـ CP لكلا نمطي تحلل Ds− وللمجموع:
- نمط Ds−→K−K+π−:
⟨Auntaggeds⟩=(−1.1±6.3 (stat)±1.2 (syst))×10−3 - نمط Ds−→π−π+π−:
⟨Auntaggeds⟩=(−3±16 (stat)±3)×10−3
النتيجة المجمعة:
بناءً على الجمع المرجح لشكوك التربيع، النتيجة النهائية المجمعة هي:
⟨Auntaggeds⟩=(−1.4±5.9 (stat)±1.1 (syst))×10−3
التفسير:
- النتيجة متوافقة مع توقعات النموذج المعياري (الذي يتوقع قيمة تساوي عدم تماثل الخلط afss≈2×10−5، وهي فعلياً صفر ضمن الدقة الحالية).
- النتيجة متوافقة أيضاً مع عدم تماثل CP شبه اللفظي (semileptonic) المقاس سابقاً asls.
- تستبعد النتيجة مساهمات BSM العامة التي تسبب عدم تماثل CP خارج النطاق من −1.9% إلى +1.6% عند مستوى ثقة 95%.
5. الأهمية
يوفر هذا القياس قيداً مباشراً على الفيزياء الجديدة في تحللات الهادرونات من نوع b الشجرية. وبينما لا تكشف الدقة الحالية عن أي انحراف عن النموذج المعياري، إلا أنها تضع حجر الأساس لعمليات التشغيل المستقبلية عالية اللمعان. ومن خلال إثبات جدوى قياس عدم تماثل CP غير المرتبط بتحديد النفرة في الأنماط الهادرونية، يفتح هذا العمل مساراً جديداً لاستقصاء انتهاك تناظر الشحنة والزخم المباشر في العمليات التي تكون فيها كفاءة تحديد النكهة منخفضة، مما قد يكشف عن تأثيرات دقيقة لما وراء النموذج المعياري في المستقبل.
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.