Search for the lepton-flavour violating decays B+→π+μ±e∓
يقدم تعاون LHCb أول بحث عن اضمحلال انتهاك نكهة اللبتون B+→π+μ±e∓ باستخدام 9 فمتوبالاب (فيمتوبار) من بيانات تصادمات بروتون-بروتون، حيث لم يجد إشارة معنوية ووضع حداً قيصرياً جديداً عالمياً للحد الأعلى لكسر التفرع قدره 1.8×10−9، مما يوفر أول قيد على مثل هذه انتقالات b→d في مصادم الهادرونات الكبير (LHC).
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, S. Akar, K. Akiba, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, 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, 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. Baron, 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. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, 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, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, 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, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, 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, K. Duwe, 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, 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, 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, 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, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, 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, C. Martinez, 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, N. Muangkod, 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, 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, B. Rachwal, 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, 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, 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, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. 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, 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. 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, 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, J. Zhao, 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
الصورة الكبيرة: البحث عن سحر "مستحيل"
تخيل "النموذج القياسي" لفيزياء الجسيمات كأنه كتاب القواعد النهائي لكيفية عمل الكون. إنه يشبه مكتبة صارمة حيث ينتمي كل كتاب (جسيم) إلى نوع محدد. الإلكترونات هي "كتب إلكترونية"، والميونات هي "كتب ميونية".
وفقاً لكتاب القواعد هذا، فإن هذه الأنواع لا تختلط أبداً. فلا يمكن لكتاب إلكتروني أن يتحول فجأة إلى كتاب ميوني، والعكس صحيح. هذا قانون يسمى "حفظ نكهة اللبتون".
ومع ذلك، وجد العلماء أن القواعد تُكسر في عالم النيوترينوات (الجسيمات الشبحية والمتناهية الصغر)، حيث يمكنها تغيير نكهاتها. لكن في عالم الجسيمات المشحونة (مثل الإلكترونات والميونات)، يقول كتاب القواعد إن هذا مستحيل. إذا رأينا يوماً إلكتروناً يتحول إلى ميون (أو العكس) أثناء تحلل جسيم ثقيل، فسيكون الأمر أشبه بالعثور على بطريق يستطيع الطيران. سيثبت ذلك أن كتاب قواعدنا غير مكتمل وأن هناك "فيزياء جديدة" تختبئ في الظلال.
التجربة: البحث العظيم عن الجسيمات
قرر تعاون LHCb في سيرن (CERN) لعب دور المحقق. بحثوا عن حدث محدد ونادر جداً: جسيم ثقيل يسمى ميزون B+ يتحلل إلى بيون، وإلكترون، وميون.
- مسرح الجريمة: مصادم الهادونات الكبير (LHC)، حيث تصطدم البروتونات ببعضها البعض بسرعة تقترب من سرعة الضوء.
- المحقق: كاشف LHCb، وهو عبارة عن مصفوفة ضخمة وعالية التقنية من الكاميرات والمستشعرات المصممة لالتقاط هذه اللحظات العابرة.
- المشتبه به: التحلل B+→π+μ±e∓. باللغة البسيطة: جسيم ثقيل يتفكك، تاركاً وراءه بيوناً، وميوناً، وإلكتروناً.
لماذا هذا مثير للحماس؟
في النموذج القياسي، هذه الجريمة المحددة نادرة جداً لدرجة أنها مستحيلة فعلياً (الاحتمالات أقل من 1 في 1050 - وهو رقم ضخم جداً يصعب استيعابه). إذا رأى فريق LHCb ولو حدثاً واحداً من هذه الأحداث، فسيكون ذلك بمثابة "الدليل القاطع" على وجود "فيزياء جديدة" (مثل الليبتوكواركات أو الأبعاد الإضافية).
التحقيق: غربلة الضجيج
قام الفريق بتحليل البيانات التي جُمعت بين عامي 2011 و2018. هذا قدر هائل من البيانات - حوالي 9 "فيمتو فارن عكسية". لاستخدام تشبيه، تخيل أنك تحاول العثور على حبة رمل فريدة ومحددة من بين جميع شواطئ الأرض. هذا هو حجم البيانات التي كانوا يبحثون فيها.
كيف فعلوا ذلك:
- المُرشح (المُشغّل/Trigger): ينتج الـ LHC ملايين التصادمات في الثانية. كان على النظام الحاسوبي أن يقرر فوراً أي التصادمات تستحق الحفظ. لقد بحث عن ميونات عالية الطاقة (مثل حارس أمن يفحص قائمة كبار الشخصيات VIP).
- إعادة البناء (Reconstruction): قاموا بتجميع مسارات الجسيمات لمعرفة ما إذا كانت جميعها تنطلق من نفس "مكان الميلاد" (الرأس/vertex) داخل الكاشف.
- "المتشابهات" (الخلفية/Background): الجزء الأصعب هو أن الطبيعة تحب خداعك. أحياناً، قد تبدو الجسيمات العشوائية وكأنها اصطفت بطريقة تجعلها تبدو مثل الإشارة المطلوبة. الأمر يشبه سماع ضوضاء في الظلام تبدو وكأنها شبح، لكنها في الواقع مجرد صوت رياح.
- لمحاربة ذلك، استخدموا "شجرة القرار المعززة" (BDT). فكر في هذا كذكاء اصطناعي فائق الذكاء مدرب للتمييز بين "الشبح" الحقيقي (الإشارة) و"ضوضاء الرياح" (الخلفية). لقد نظر في شكل المسارات، والمسافة التي قطعتها، وطاقتها.
- المعايرة (Calibration): استخدموا تحللاً معروفاً وآمناً (B+→J/ψK+) كمجموعة "ضبط" للتأكد من دقة شريط القياس الخاص بهم.
النتائج: الصمت هو الخبر
بعد كل عمليات الترشيح، وتدريب الذكاء الاصطناعي، ومعالجة البيانات، نظر الفريق إلى العدد النهائي.
- ما توقعوه: إذا كان النموذج القياسي مثالياً، فيجب أن نرى صفر من الأحداث.
- ما رأوه: رأوا بضعة أحداث، لكن العدد طابق تماماً ما توقعوه من "ضوضاء الخلفية" (الرياح). لم يكن هناك "شبح".
الحكم:
لم يجدوا أي دليل على تحلل انتهاك نكهة اللبتون. لا يزال الكون يلتزم بكتاب القواعد في هذه الحالة المحددة.
ومع ذلك، يعد هذا نجاحاً هائلاً للعلم بسبب ما لم يجدوه.
الخلاصة: تحديد "حد السرعة"
بما أنهم لم يجدوا الإشارة، فقد وضعوا حداً أقصى جديداً وصارماً للغاية.
- الحد القديم: التجارب السابقة (مثل CLEO و BaBar) قالت: "هذا التحلل يحدث أقل من مرة واحدة في كل مليون مرة".
- الحد الجديد: يقول LHCb: "لا، إنه يحدث أقل من مرة واحدة في كل مليار مرة".
لقد حسنوا الحساسية بمقدار رتبتين عشريتين (100 ضعف).
لماذا هذا مهم؟
على الرغم من أنهم لم يجدوا "البطريق الطائر"، إلا أنهم أثبتوا أنه إذا كان موجوداً، فهو أكثر ندرة مما كنا نعتقد. هذا يجبر المنظرين الذين يبنون نماذج "الفيزياء الجديدة" على العودة إلى لوحة الرسم. إذا كان نموذجهم يتنبأ بأن هذا التحلل يجب أن يحدث كثيراً، فإن نموذجهم الآن خاطئ.
الملخص في إيجاز
- الهدف: العثور على جسيم يكسر قوانين الفيزياء عن طريق تغيير "نكهته" (من إلكترون إلى ميون).
- الطريقة: صدم البروتونات معاً لمدة 7 سنوات، واستخدموا الحواسيب الفائقة لتصفية الضجيج، وبحثوا عن نمط محدد.
- النتيجة: لم يتم العثة على أي نمط. ظلت قوانين الفيزياء صامدة.
- الأثر: نحن نعلم الآن أن هذا الحدث "المحظور" هو على الأقل أكثر ندرة بـ 100 مرة مما كنا نعتقده. هذا يضيق الخناق على النظريات المتعلقة بما يقع وراء فهمنا الحالي للكون.
الأمر يشبه البحث عن إبرة في كومة قش، ثم عدم العثور عليها، ثم القول: "حسناً، إذا كانت الإبرة موجودة بالفعل، فهي بالتأكيد ليست بالحجم الذي ظنناه". هكذا يتقدم العلم: من خلال استبعاد الاحتمالات وتضييق نطاق البحث.
إليك ملخص تقني مفصل لورقة بحث LHCb رقم CERN-EP-2026-093، بعنوان "البحث عن التحللات المنتهكة لثبات النكهة اللبتونية B+→π+μ±e∓".
1. بيان المشكلة والدوافع
انتهاك ثبات النكهة اللبتونية (LFV): في حين أن انتهاك ثبات النكهة اللبتونية مثبت في قطاع النيوترينو عبر التذبذبات، إلا أنه محظور تماماً في القطاع المشحون في النموذج المعياري (SM) عند مستويات يمكن رصدها. في النموذج المعياري، تكون تحللات LFV المشحونة مكبوتة بكسور تفرع أقل من O(10−50) بسبب آلية GIM وكتل النيوترينو الضئيلة.
الفيزياء ما وراء النموذج المعياري (BSM): أي رصد لتحلل LFV مشحون سيشكل دليلاً لا لبس فيه على وجود فيزياء جديدة. تركز الورقة على التحلل النادر B+→π+μ±e∓، والذي يتضمن انتقال الكوارك b→d. هذا المسار مكمل لانتقالات b→s الأكثر دراسة (مثل B+→K+μ±e∓).
الوضع الحالي: وضعت تجارب سابقة حدوداً بواسطة تعاوني CLEO (1.6×10−6) وBaBar (1.7×10−7). يهدف تعاون LHCb إلى تحسين هذه الحدود بمقدار رتبتين عشريتين باستخدام مجموعة البيانات عالية الإحصاء من مصادم الهادرونات الكبير (LHC).
2. المنهجية
البيانات والكاشف
- مجموعة البيانات: بيانات تصادمات بروتون-بروتون التي جمعها تجربة LHCb بين عامي 2011 و2018 عند طاقات مركز الكتلة البالغة 7، 8، و13 تيرا إلكترون فولت.
- اللمعان المتكامل: حوالي 9 fb−1.
- الكاشف: مطياف أمامي أحادي الذراع من نوع LHCb (2<η<5)، مجهز بكاشف لتحديد موقع الرأس (vertex locator)، ونظام تتبع، وكواشف تشيرنكوف (RICH) لتحديد هوية الجسيمات (PID)، وكواشف حرارية (calorimeters)، ونظام للميونات.
اختيار الأحداث وإعادة البناء
- مرشحات الإشارة: يتم إعادة بناء المرشحات بدمج ثلاثة مسارات (π+,μ±,e∓) تنشأ من رأس ثانوي (SV) مشترك ومنفصل جيداً عن الرأس الأولي (PV).
- نافذة الكتلة: يُشترط أن تكون الكتلة الثابتة المعاد بناؤها m(π+μ±e∓) في النطاق [4500,6000] MeV/c2. وتُعرف منطقة الإشارة بالنطاق [4985,5385] MeV/c2.
- استعادة إشعاع بريمسترونغ (Bremsstrahlung Recovery): تُضاف الفوتونات المرتبطة بمسار الإلكترون لتصحيح فقدان الطاقة الناتج عن إشعاع بريمسترونغ.
- التصنيف: تُقسم البيانات إلى أربع فئات مستقلة بناءً على وجود أو غياب فوتونات بريمسترونغ وفترات جمع البيانات (2011–2012 مقابل 2015–2018).
تثبيط الخلفية
- أشجار القرار المعززة (BDT): يتم استخدام مصنفين متتاليين من نوع BDT:
- الـ BDT الأول: تم تدريبه على إشارة محاكاة وعلى جانب الكتلة العلوي (5385−6000 MeV/c2) لتثبيط خلفية التراكب (combinatorial background). يستخدم متغيرات حركية، جودة الرأس، معاملات التأثير (IP)، والعزل.
- الـ BDT الثاني: تم تدريبه على إشارة محاكاة وعلى جانب الكتلة السفلي (4500−4985 MeV/c2) لإزالة الخلفيات المتبقية ذات إعادة البناء الجزئي.
- التحسين: تم تحسين معايير الاختيار باستخدام مقياس جدارة ε/(n+3/2)، حيث ε هي كفاءة الإشارة و n هو عائد الخلفية المقدر.
المعايرة والكفاءة
- نمط المعايرة: يتم قياس كسر التفرع بالنسبة للتحلل المعروف جيداً B+→J/ψ(→μ+μ−)K+. يشترك هذا النمط في خصائص حركية وطوبولوجية مماثلة.
- استخراج العائد: يتم الحصول على عائد المعايرة عبر ملاءمة أقصى احتمالية غير مجمعة (unbinned extended maximum-likelihood fit) لتوزيع m(K+μ+μ−)، مما يعطي (1.3609±0.0012)×106 مرشحاً.
- تصحيح الكفاءة: كفاءة الإشارة ليست موحدة عبر مستوي داليتز (Dalitz plane). يتم حسابها في فئات من الكتل المربعة (mπμ2 و mπe2) باستخدام المحاكاة، مع تصحيحها بعينات معايرة مستمدة من البيانات (مثل B+→J/ψ→e+e−، وتحللات D∗+).
تقدير الخلفية
- الخلفيات ذات القمة (Peaking Backgrounds): تُستخدم محاكاة مخصصة لتحللات هادرونات-b الحصرية (مثل B+→J/ψK+، B+→π+ℓ+ℓ−). لم يُعثر على أي منها ينتج بنية قمة بالقرب من كتلة الإشارة.
- الخلفيات غير القمة/الناتجة عن الخطأ في تحديد الهوية (Non-Peaking/Mis-ID Backgrounds): تُستخدم طريقة تعتمد على البيانات تتضمن عكس متطلبات PID على تركيبات المسارات لتقدير المساهمات من الجسيمات التي تم تحديد هويتها بشكل خاطئ (مثل البيونات التي تم تحديدها خطأً كإلكترونات). يتم نمذجة شكل الكتلة باستخدام مُقدر كثافة النواة (kernel density estimator).
3. المساهمات الرئيسية
- أول بحث في LHC: هذا هو أول بحث عن B+→π+μ±e∓ في LHC، مما يوفر أول قيد على انتقالات b→d المنتهكة لثبات النكهة في هذا المرفق.
- حساسية محسنة: يحقق التحليل حساسية أفضل برتبتين عشريتين من المتوسطات العالمية السابقة (CLEO وBaBar).
- تفسير ما وراء النموذج المعياري (BSM): تمت إعادة تفسير النتائج لنماذج محددة من الفيزياء ما وراء النموذج المعياري، وتحديداً:
- النماذج اليسارية (Left-handed models): تتميز بمعاملات ويلسون C9μe=−C10μe=0.
- النماذج القياسية (Scalar models): تتميز بـ CSμe=0.
يأخذ التحليل في الاعتبار التوزيع غير الموحد لمستوي داليتز الذي تتنبأ به هذه النماذج، والذي يؤثر على كفاءة الإشارة.
4. النتائج
- الملاحظة: لم يتم رصد فائض كبير في الإشارة في منطقة الإشارة.
- المرشحات المرصودة: 36
- الخلفية المتوقعة: 41±3
- حد كسر التفرع:
- مستوى الثقة 90% (CL): B(B+→π+μ±e∓)<1.8×10−9
- مستوى الثقة 95% (CL): B(B+→π+μ±e∓)<2.2×10−9
- الحد المتوقع (90% CL): 2.7×10−9
- كسر التفرع المقاس: (−5.0−1.5+1.7)×10−9، وهو متوافق مع الصفر.
- الشكوك المنهجية: إجمالي الشك المنهجي هو 7.7%، ويُعزى بشكل أساسي إلى نموذج الخلفية (6.6%) ومدخلات كسر التفرع الخارجية (1.9%).
- حدود BSM:
- السيناريو اليساري: <1.8×10−9 (90% CL).
- السيناريو القياسي: <1.7×10−9 (90% CL).
5. الأهمية
- الصرامة: الحد الجديد البالغ 1.8×10−9 هو الحد الأعلى الأكثر صرامة حتى الآن على انتقالات b→dμ±e∓، وهو يتفوق على أفضل حد سابق (1.7×10−7) بعامل قدره ∼100.
- قيود BSM: تُقيد هذه النتائج بشكل كبير النماذج التي تتضمن الليبتوكواركات (leptoquarks)، والقطاعات الغازية الموسعة (Z′)، وهياكل هيجز غير الدنيا التي تتنبأ بزيادة انتهاك ثبات النكهة في انتقالات b→d.
- التكامل: من خلال استقصاء قطاع b→d، يكمل هذا البحث عمليات البحث عن LFV في قطاع b→s المكثفة، مما يوفر اختباراً أوسع لتناظر النكهة في نماذج الفيزياء الجديدة.
- متانة المنهجية: إن استخدام استراتيجية BDT مزدوجة، وتقدير الخلفية المعتمد على البيانات بدقة، وإعادة التفسير لنماذج حركية BSM المحددة، يضع معياراً عالياً لعمليات البحث المستقبلية عن التحللات النادرة في LHC.
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.