Search for the decays B(s)0→J/ψγ at LHCb
باستخدام بيانات تصادمات بروتون-بروتون من تجربة LHCb، تضع هذه الدراسة حدودًا عليا جديدة عند مستوى ثقة 90% لكسور التفرع لعمليات الاضمحلال النادرة Bs0→J/ψγ و B0→J/ψγ، مما يحسن الحد السابق لنمط Bs0 بمعامل قدره 2.5.
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, 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, 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, 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, B. K. Jashal, 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, 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, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, 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, 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, Y. Z. 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 تنطلق جسيمات متناهية الصغر بسرعة تقارب سرعة الضوء. في سيرن (CERN)، تبدو تجربة LHCb كأنها طاقم تصوير فائق التطور متمركز على جوانب المضمار، يحاول التقاط لمحة لـ "حادث" محدد للغاية ونادر للغاية يحدث عندما تصطدم هذه الجسيمات.
إليك قصة بحثهم الأخير، مشروحة ببساطة:
اللغز: العرض المختفي
كان العلماء يبحثون عن جسيم محدد يسمى ميزون Bs0 (تخيله كبالون كوني ثقيل وغير مستقر). عادةً، عندما ينفجر هذا البالون، فإنه يتفكك بطرق يمكن التنبؤ بها. لكن العلماء أرادوا معرفة ما إذا كان سينفجر أبدًا بطريقة غريبة جدًا: أي يتحول إلى جسيم J/ψ (كرة رخامية ثقيلة ومستقرة) وفوتون (جسيم واحد من الضوء).
بلغة الفيزياء، يُكتب هذا الحدث كالتالي: Bs0→J/ψγ.
لماذا هذا الأمر مثير؟
- إنه شبح: في قواعد الفيزياء القياسية (النموذج المعياري)، يُفترض أن يكون هذا الحدث نادرًا للغاية—مثل البحث عن حبة رمل محددة على شاطئ بحجم الأرض.
- رحلة البحث عن الكنز: إذا وجدوه بمعدل أكبر مما تتوقعه القواعد، فهذا يعني أن هناك "فيزياء جديدة" قيد التشغيل—ربما جسيمات غير مرئية أو قوى لا نعرفها بعد تساعد البالون على الانفجار.
التحدي: البحث عن إبرة في كومة قش
المشكلة هي أن "كومة القش" ضخمة. في كل مرة تصطدم فيها الجسيمات، فإنها تخلق مليارات الأشياء الأخرى. الإشارة التي يبحث عنها العلماء مدفونة تحت جبل من "الضجيج" (جسيمات أخرى تبدو مشابهة ولكنها ليست الهدف المنشود).
لحل هذه المشكلة، استخدم فريق LHCb بعض الحيل الذكية:
- آلة الزمن: نظروا في البيانات التي جُمعت على مدار عدة سنوات (من 2010 إلى 2018)، مما منحهم "لقطات" هائلة للمراجعة.
- العمل الاستقصائي: لم يبحثوا فقط عن النواتج النهائية، بل بحثوا عن الأدلة. على سبيل المثال، تتبعوا كيفية حركة الجسيمات واستخدموا خوارزميات حاسوبية قوية (تسمى أشجار القرار المعززة - Boosted Decision Trees) لتعمل كمرشح ذكي للغاية، يقوم بفرز المشتبه بهم "الحقيقيين" عن "المتشابهين معهم".
- الفئتان: قسموا بحثهم إلى مجموعتين بناءً على كيفية اكتشاف جسيم الضوء (الفوتون):
- فئة "الطويلة" (Long): تحول الفوتون إلى إلكترون وبوزيترون في وقت مبكر داخل الكاشف، تاركًا مسارًا طويلًا وواضحًا.
- فئة "أسفل المجرى" (Downstream): حدث التحول في وقت لاحق، مما ترك مسارًا أقصر وأكثر ضبابية.
النتيجة: لحظة الـ "تقريبًا"
بعد غربلة 9 مليارات من أحداث التصادم (مجموعة بيانات هائلة)، نظر العلماء إلى نتائجهم.
- هل وجدوا الشبح؟ لا. لم يروا "نتوءًا" واضحًا في البيانات يثبت حدوث هذا التحلل النادر.
- هل وجدوا لا شيء؟ ليس تمامًا. وجدوا أن عدد الأحداث التي رأوها يتوافق مع ما توقعوه من ضجيج الخلفية. كان الأمر أشبه بالبحث في غرفة مظلمة عن حشرة مضيئة محددة، وعدم العثور إلا على ذرات الغبار المعتادة التي ترقص في الضوء.
الحكم: وضع الحدود
بما أنهم لم يجدوا الجسيم، لم يتمكنوا من تحديد مدى تكرار حدوث ذلك. بدلاً من ذلك، وضعوا حدًا أقصى للسرعة.
أعلنوا: "إذا كان هذا التحلل النادر يحدث، فيجب أن يحدث بمعدل أقل من 2.9 مرة لكل مليون محاولة".
فكر في الأمر بهذه الطريقة: إذا قمت برمي عملة معدنية مليون مرة، ولم ترَها أبدًا تستقر على حافتها، فلا يمكنك القول إن ذلك مستحيل، ولكن يمكنك أن تقول بثقة: "إنها تحدث أقل من 3 مرات في كل مليون رمية".
لماذا هذا مهم؟
على الرغم من أنهم لم يجدوا "الفيزياء الجديدة" التي كانوا يأملون فيها، إلا أن هذا يعد انتصارًا كبيرًا للعلم:
- تقليص منطقة البحث: لقد حسنوا حدّهم السابق بمعامل قدره 2.5. لقد ضيقوا منطقة البحث بشكل كبير. إذا كان هذا الحدث النادر موجودًا بالفعل، فإنه يختبئ الآن في صندوق أصغر بكثير.
- استبعاد النظريات: تمكنوا من استبعاد نظرية محددة تنبأت بأن الحدث سيحدث 5 مرات من كل مليون. تلك النظرية الآن في مأزق!
- أدوات أفضل: التقنيات التي طوروها لتصفية الضجيج جاهزة الآن للجيل القادم من التجارب.
الخلاصة
لقد عمل فريق LHCb كالمحققين المهرة في مسرح جريمة كوني. لم يمسكوا بالمجرم (التحلل النادر)، لكنهم أثبتوا أن المجرم أكثر مراوغة بكثير مما اقترحته بعض النظريات. لقد أحكموا الخناق، وسيتعين على التجارب المستقبلية ذات البيانات الأكثر قوة العمل بجهد أكبر حتى للعثور على هذا الشبح.
باخت-اختصار: لقد بحثوا بجد، وبحثوا بذكاء، ولم يجدوا الشبح، لكنهم أثبتوا أن الشبح خجول للغاية.
إليك ملخص تقني مفصل لورقة LHCb البحثية رقم CERN-EP-2026-060، بعنوان "البحث عن اضمحلالات B(s)0→J/ψγ في تجربة LHCb".
1. بيان المشكلة والدافع الفيزيائي
تتناول الورقة البحثية البحث عن الاضمحلالات الإشعاعية النادرة من نوع الإبادة (annihilation-type) الصرفة Bs0→J/ψγ و B0→J/ψγ.
- سياق النموذج القياسي (SM): في النموذج القياسي، تتم هذه الاضمحلالات عبر تبادل بوزون W بين كوارك b وكوارك خفيف النوع. تتراوح التنبؤات النظرية لكسر التفرع (branching fraction) لـ Bs0→J/ψγ من 1.5×10−7 إلى 5×10−6، اعتماداً على مخطط التجزئة (factorization scheme) المستخدم. أما اضمحلال B0→J/ψγ فهو مثبط لـ "كابيبو" (Cabibbo-suppressed) ويُتوقع أن يكون أقل بمقدار رتبة عشرية واحدة على الأقل.
- إمكانات الفيزياء الجديدة: تُعد هذه الاضمحلالات مجسات حساسة للفيزياء ما وراء النموذج القياسي (BSM). يمكن أن تتعزز بشكل كبير بواسطة:
- مكونات "التشرم" الجوهرية (intrinsic charm) في ميزونات B.
- التيارات يمينية اليد (Right-handed currents).
- مساهمات أخرى لما وراء النموذج القياسي.
- الوضع الحالي: قبل هذا التحليل، كانت توجد فقط حدود عليا (من BaBar وبيانات LHCb السابقة من Run 1). كان الحد السابق الأكثر صرامة لـ Bs0→J/ψγ هو 7.3×10−6 عند مستوى ثقة (CL) قدره 90%، وهو ما كان قريباً بالفعل من الحد الأعلى لتنبؤات النموذج القياسي.
2. المنهجية والإعداد التجريبي
مجموعة البيانات والكاشف:
- البيانات: يستخدم التحليل بيانات تصادم بروتون-بروتون التي جمعها تجربة LHCb خلال Run 1 (7 و 8 تيرا إلكترون فولت) و Run 2 (13 تيرا إلكترون فولت)، وهو ما يعادل إجمالي لمعيار التكامل (integrated luminosity) قدره 9 fb−1 (3 fb−1 عند 7/8 تيرا إلكترون فولت و 6 fb−1 عند 13 تيرا إلكترون فولت).
- الكاشف: LHCb هو مطياف أمامي أحادي الذراع (2<η<5). يعتمد التحليل على نظام التتبع، وتحديد هوية الجسيمات (RICH، الكاشفات الحرارية، غرف الميونات)، ونظام الزناد (trigger).
إعادة بناء الحدث والاختيار:
- طوبولوجيا الإشارة: يتم إعادة بناء الاضمحلال عبر J/ψ→μ+μ− وفوتون (γ) يتحول إلى زوج إلكترون-بوزيترون (e+e−) داخل مادة الكاشف.
- فئات تحول الفوتون: يتم تقسيم المرشحين إلى فئتين بناءً على مكان تحول الفوتون:
- الطويل (Long): يحدث التحول مبكراً بما يكفي لإعادة بناء مسارات e+e− بالكامل في كاشف الرأس (vertex detector).
- الأسفل (Downstream): يحدث التحول لاحقاً؛ حيث تتوفر فقط أجزاء من المسارات (track segments).
- معايير الاختيار:
- يجب أن يكون للميونات pT>500 MeV ومعاملات تأثير (impact parameters) كبيرة بالنسبة للرأس الأولي (PV).
- يجب أن تشكل الفوتونات المتحولة رأساً جيداً بكتلة إنشائية <60 MeV (للفئة الطويلة) أو <100 MeV (للفئة الأسفل) و pT>1 GeV.
- يقوم قياس حركي (kinematic fit) بتقييد كتلة ثنائي الميون إلى كتلة J/ψ المعروفة ويجبر مرشح B على الأصل من الرأس المرتبط به (PV).
- تثبيط الخلفية:
- خلفية التوليف (Combinatorial Background): يتم رفضها باستخدام شجرة قرار معززة (BDT) مدربة على متغيرات حركية وهندسية، بالإضافة إلى معايير العزل.
- الخلفيات المعاد بناؤها جزئياً: تشمل الخلفيات الرئيسية B0→J/ψπ0 و B0→J/ψη و Bs0→J/ψη (حيث يُفقد فوتون من اضمحلال π0/η). يتم استخدام BDT ثانٍ يستهدف هذه الحالات خصيصاً.
- الحجب (Blinding): لم يتم فحص منطقة الكتلة الإنشائية حول كتلة Bs0 (5250–5450 MeV) حتى تم الانتهاء من إجراء التحليل لتجنب الانحياز.
التحليل الإحصائي:
- الملاءمة (Fitting): يتم إجراء ملاءمة احتمالية قصوى غير مجمعة (unbinned maximum-likelihood fit) بشكل متزامن على توزيعات m(J/ψγ) لكل من فئتي "الطويل" و "الأسفل".
- شكل الإشارة: يتم نمذجته بواسطة دالة Crystal Ball معدلة (DSCB) مع قلب غاوسي (Gaussian core) وذيول ذات قانون طاقة (power-law tails). يهيمن حل الإضاءة (resolution) الناتج عن طاقة الفوتون على دقة القياس.
- أشكال الخلفية:
- يتم نمذجة الاضمحلالات المعاد بناؤها جزئياً (B→J/ψη,π0) باستخدام دالات ARGUS أو دالات DSCB المدمجة مع الدقة.
- يتم نمذجة خلفية التوليف باستخدام كثير حدود بيرنشتاين (Bernstein polynomial) من الدرجة الثالثة.
- التطبيع (Normalization): يتم تطبيع عوائد الإشارة مع عائد B0→J/ψπ0 في الفئة "الأسفل"، باستخدام كسور التفرع (branching fractions) المعروفة وكسور التجزئة (fs/fd).
- المنهجيات النظامية (Systematics): تشمل المصادر دقة الكتلة، نمذجة شكل الخلفية، كفاءة الاختيار، وعدم اليقين في كسر التفرع الخارجي. يتم دمج هذه كمعاملات مزعجة (nuisance parameters) مع قيود غاوسية في ملاءمة الاحتمالية.
3. المساهمات الرئيسية
- تحسين الحساسية: يحسن هذا التحليل الحد لـ Bs0→J/ψγ بمقدار 2.5 ضعف مقارنة بنتيجة LHCb السابقة من Run 1.
- بحث مزدوج: يقوم بإجراء عمليات بحث مستقلة لكل من Bs0→J/ψγ و B0→J/ψγ، واضعاً حدوداً لكلا القناتين في آن واحد.
- التعامل المتقدم مع الخلفية: استخدام الفوتونات المتحولة يحسن دقة الكتلة بشكل كبير ويقلل من الخلفيات المعاد بناؤها جزئياً مقارنة بالتحليلات التي تستخدم الفوتونات المباشرة (prompt photons).
- المنهجيات النظامية الشاملة: يوفر التحليل تفصيلاً دقيقاً لعدم اليقين المنهجي، مما يظهر أن عدم اليقين الإحصائي يظل هو العامل المهيمن، بينما يتم التحكم في عدم اليقين المنهجي (حوالي 25%).
4. النتائج
الملاحظة:
- لم يتم ملاحظة أي ذروة إشارة معتبرة في منطقتي كتلة Bs0 أو B0.
- كسور التفرع المقاسة (عدم اليقين الإحصائي فقط) هي:
- B(Bs0→J/ψγ)=(1.34±0.78)×10−6
- B(B0→J/ψγ)=(0.61±0.50)×10−6
- كلا النتيجتين متسقتان مع فرضية الخلفية فقط (دلالة <2σ).
الحدود العليا (90% و 95% CL):
باستخدام طريقة CLs:
- Bs0→J/ψγ:
- <2.9×10−6 (عند 90% CL)
- <3.4×10−6 (عند 95% CL)
- B0→J/ψγ:
- <2.6×10−6 (عند 90% CL)
- <3.5×10−6 (عند 95% CL)
استبعاد النظرية:
- تم استبعاد تنبؤ الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية لـ B(Bs0→J/ψγ)=5×10−6 عند مستوى ثقة 99.7% (قيمة CL = 0.0029).
- النماذج النظرية الأخرى التي تتنبأ بقيم أقل (مثل 1.4×10−6 أو 7.2×10−7) لم تُستبعد بعد ولكنها في المتناول باستخدام مجموعات البيانات المستقبلية.
5. الأهمية
تمثل هذه الورقة خطوة كبيرة للأمام في دراسة اضمحلالات B الإشعاعية النادرة. من خلال استخدام كامل بيانات Run 1 و Run 2 وتحسين إعادة بناء الفوتونات المتحولة، نجح LHCb في تشديد القيود على أنماط الإبادة هذه.
- القيد على النموذج القياسي: يشير استبعاد تنبؤ الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية لـ 5×10−6 إلى أن الحسابات النظرية تحتاج إما إلى صقل (على سبيل المثال، فيما يتعلق بالتأثيرات غير الاضطرابية أو مخططات التجزئة) أو أن كسر التفرع الحقيقي أقل من ذلك.
- مدى الفيزياء الجديدة: رغم عدم اكتشاف فيزياء جديدة، إلا أن الحدود المحسنة تقيد النماذج التي تتضمن "التشرم" الجوهري أو التيارات يمينية اليد. تُظهر النتائج أن التحليلات المستقبلية مع مجموعات بيانات أكبر (Run 3 وما بعدها) ستكون قادرة على سبر القيم المركزية للتنبؤات النظرية الحالية، مما قد يكشف عن انحرافات عن 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.