CP violation analysis of local and nonlocal amplitudes in the B0→K∗0μ+μ− decay
باستخدام 8.4 fb−1 من بيانات تشغيل LHCb في المرحلة الأولى والثانية، تُجري هذه الدراسة تحليلاً شاملاً لانتهاك تناظر الشحنة والكتلة (CP) لـتفكك B0→K∗0μ+μ− عن طريق ملاءمة الملاحظات الزاوية مع سعات هادرونية غير محلية، محققةً تحسناً بمقدار رتبة مقدار في دقة معاملات ويلسون التي تنتهك تناظر CP مع عدم العثور على أي انحراف معنوي عن النموذج المعياري.
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, 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, 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, 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
تخيل الكون كأنه ساحة رقص كونية عظيمة. لفترة طويلة، حاول الفيزيائيون معرفة سبب وجود "مادة" (الأشياء التي نتكون منها) أكثر بكثير من "المادة المضادة" (توأمها الغامض والمقابل لها). لو كانت قواعد الرقص متماثلة تماماً، لكان ينبغي إنتاج كميات متساوية من المادة والمادة المضادة، ولأدى ذلك إلى تلاشيهما وتدميرهما لبعضهما البعض فوراً، مما يترك كوناً فارغاً. ولكننا موجودون هنا، لذا لا بد أن الرقصة كانت تحتوي على خطوة غير متوازنة قليلاً.
هذا البحث هو تقرير من تجربة LHCb في سيرن (CERN)، وهي مصادم جسيمات ضخم في سويسرا. إنهم يبحثون عن تلك الخطوة غير المتوازنة، المعروفة باسم انتهاك تناظر الشحنة والزوجية (CP violation)، من خلال مراقبة حركة رقص محددة ونادرة جداً تؤديها جسيمات دون ذرية تسمى ميزون B0.
إليك تفصيل لما فعلوه وما وجدوه، باستخدام تشبيهات بسيطة:
1. حركة الرقص النادرة
راقب العلماء اضمحلال جسيم معين (تحلل) إلى مجموعة من الجسيمات الأخرى: ميزون K∗0 وميونين (إلكترونات ثقيلة).
- التشبيه: تخيل رقصة معقدة ونادرة حيث يدور الراقص ثم ينقسم إلى ثلاثة شركاء محددين. هذا يحدث نادراً جداً في الطبيعة.
- لما কেন يهم هذا: في "النموذج القياسي" (كتاب القواعد الحالي للفيزياء)، يجب أن تبدو هذه الرقصة متطابقة تقريباً سواء كان الراقص مكوناً من مادة أو مادة مضادة. إذا بدت الرقصة مختلفة، فهذا يعني أن كتاب القواعد غير مكتمل، وقد تكون هناك قوى خفية جديدة تلعب دوراً في الأمر.
2. نهج "الطيف الكامل"
حاولت التجارب السابقة العثين على هذا الاختلاف من خلال النظر في شرائح محددة من الرقصة، وتجنب الأجزاء "الصاخبة" حيث تتداخل جسيمات أخرى (مثل رنينات التشارمونيوم). كان الأمر يشبه محاولة سماع همسة في غرفة هادئة عبر الاستماع فقط عندما تتوقف الموسيقى.
- ما الذي فعله هذا البحث بشكل مختلف: نظر هذا الفريق إلى ساحة الرقص بأكملها، بما في ذلك الأجزاء الصاخبة والفوضوية حيث ترقص جسيمات "التشارمونيوم".
- التشبيه: بدلاً من الانتظار حتى تتوقف الموسيقى، قاموا برفع مستوى الصوت وحللوا الأغنية بأكملها، بما في ذلك طبقات "الباص" الثقيلة والتناغمات المعقدة. ومن خلال استخدام مرشح رياضي متطور (يسمى "السعات غير المحلية" أو nonlocal amplitudes)، تمكنوا من فصل "همسة" انتهاك التناظر (CP violation) عن "ضجيج" الجسيمات الأخرى.
3. "الطور الضعيف" والبوصلة
للعثور على الفرق بين المادة والمادة المضادة، نظر العلماء إلى الزوايا التي تطايرت بها الجسيمات.
- التشبيه: تخيل الجسيمات كأنها سهام تنطلق من قوس. يعتمد اتجاه انطلاقها على "بوصلة" خفية داخل الجسيم، تسمى الطور الضعيف (weak phase).
- الهدف: أرادوا معرفة ما إذا كانت البوصلة الخاصة بـ "راقص المادة" تشير إلى اتجاه مختلف قليلاً عن بوصلة "راقص المادة المضادة". إذا كانت البوصلات تشير إلى اتجاهات مختلفة، فستكون تلك هي "الخطوة غير المتوازنة" التي تسبب عدم التوازن بين المادة والمادة المضادة.
4. النتائج: رقصة متماثلة تماماً
بعد تحليل كمية هائلة من البيانات (تعادل 8.4 "فيرميون مقلوب" — وهي وحدة تمثل مليارات التصادمات)، أجرت المجموعة قياساً دقيقاً.
- النتيجة: أشارت البوصلات لـ "المادة" و"المادة المضادة" إلى الاتجاه نفسه تماماً، ضمن حدود أدوات القياس الخاصة بهم.
- التشبيه: لقد شاهدوا الرقصة من كل الزوايا، وفي جميع ظروف الإضاءة، ووجدوا أن راقص المادة وراقص المادة المضادة قد أديا الحركة بتماثل تام. لم يكن هناك أي "خطوة غير متوازنة" يمكن اكتشافها.
- الدقة: كان قياسهم حاداً للغاية — وهو أكثر دقة بنحو 10 مرات من المحاولات السابقة. أصبح بإمكانهم الآن قياس الأجزاء "التخيلية" للفيزياء (الأطوار الخفية) بشكل أفضل حتى من الأجزاء "الحقيقية".
5. ماذا يعني هذا؟
- لم يتم العثود إلى فيزياء جديدة (بعد): النتائج تتطابق تماماً مع تنبؤات "النموذج القياسي" الحالي. لا يزال الكون يتصرف وفقاً للقواعد المعروفة لهذه الحركة الراقصة المحددة.
- خط أساس أقوى: حتى لو لم يجدوا فيزياء جديدة، فقد وضعوا "سياجاً" أكثر إحكاماً حول الأماكن التي يمكن أن تختبئ فيها الفيزياء الجديدة. إذا كانت هناك قوة جديدة تسبب عدم التوازن بين المادة والمادة المضادة، فيجب أن تكون مختبئة في مكان أكثر دقة مما استطاع هذا التجربة اكتشافه.
- نجاح النهج "غير المحلي": يثبت البحث أن طريقتهم الجديدة في تحليل "الأغنية بأكملها" (بما في ذلك رنينات التشارمونيوم) ناجحة. إنه اختبار ناجح لأدواتهم الرياضية، حتى لو كانت النتيجة هي "لا شيء جديد".
الملخص
أجرى فريق LHCb الفحص الأكثر دقة حتى الآن لكيفية سلوك جسيم معين مقارنة بتوأمه من المادة المضادة. لقد نظروا إلى زوايا الحطام الناتج عن مليارات التصادمات، باستخدام رياضيات متقدمة لتصفية ضجيج الخلفية. ولم يجدوا أي اختلاف. الرقصة متماثلة تماماً، ومتوافقة مع فهمنا الحالي للكون، لكن الأدوات التي استخدموها للتحقق أصبحت الآن أكثر حدة من أي وقت مضى.
ملخص تقني: تحليل انتهاك تناظر الشحنة والكتلة (CP Violation) للسعات المحلية وغير المحلية في اضمحلال B0→K∗0μ+μ−
بيان المشكلة
لا يزال هيمنة المادة على المادة المضادة في الكون أمراً غير مفسر، حيث إن آلية انتهاك تناظر الشحنة والكتلة (CP) المتضمنة في النموذج المعياري (SM) غير كافية لتفسير هذا التباين المرصود. وتعد اضمحلالات التيارات المحايدة المتغيرة للنكهة (FCNC)، مثل B0→K∗0μ+μ−، مجسات عالية الحساسية للفيزياء ما وراء النموذج المعياري (BSM) نظراً لضعف مساهمات النموذج المعياري فيها. وبينما أنتجت التحليلات السابقة لهذا الاضمحلال نتائج يصعب تفسيرها ضمن النموذج المعياري، إلا أن الاستنتاجات الحاسمة بشأن فيزياء ما وراء النموذج المعياري قد تعرقلت بسبب عدم اليقين النظري في حساب تأثيرات القوة القوية (السعات الهادرونية غير المحلية). علاوة على ذلك، كانت القياسات السابقة لانتهاك تناظر الشحنة والكتلة في هذه القناة محدودة في مناطق كتلة الميون المربعة (q2) البعيدة عن رنينات الشارمونيون، مما حد من الحساسية بشكل أساسي لتماثلات T-odd، وترك التماثلات T-even (التي تتناسب مع جيب فرق الطور القوي) غير مستكشفة إلى حد كبير.
المنهجية
يستخدم هذا التحليل بيانات تصادم البروتون-بروتون التي جمعها تجربة LHCb خلال فترة التشغيل 1 (2011–2012) والتشغيل 2 (2016–2018)، والتي تقابل تكاملاً لتدفق الضوء (Luminosity) قدره 8.4 fb−1. تدرس الدراسة البحث عن انتهاك تناظر الشحنة والكتلة في اضمحلال B0→K∗0μ+μ− (حيث K∗0→K−π+) من خلال استغلال التوزيع الزاوي خماسي الأبعاد لنواتج الاضمحلال (cosθℓ,cosθK,ϕ,q2,mKπ2) عبر كامل النطاق الكينماتيكي 0.1≤q2≤18.0 GeV2/c4.
الميزات المنهجية الرئيسية تشمل:
- ملاءمة الاحتمال الأقصى غير المربّعة (Unbinned Maximum-Likelihood Fit): يستخدم التحليل ملاءمة غير مربّعة لتوزيعات الكتلة والزوايا، مع إجراء ملاءمة متزامنة لعينات B0 و Bˉ0.
- إدراج السعات غير المحلية: على عكس الدراسات السابقة التي كانت تستبعد مناطق الشارمونيون، يتضمن هذا التحليل طيف q2 كاملاً، مع دمج التداخل بين سعات FCNC والسعات غير المحلية الناشئة عن رنينات الشارمونيوم (J/ψ,ψ(2S), إلخ) وحالات الشارم المفتوحة. وهذا يسمح بالحساسية لتماثلات T-even.
- إطار النظرية الفعالة الضعيفة: يتم نمذجة سعات الاضمحلال باستخدام هاميلتوني النظرية الفعالة الضعيفة. يحدد التحليل معاملات ويلسونون المعقدة (C7,C9,C10 ونظيراتها المبدلة) عن طريق بارامتريّة المعامل الفعال C9eff(q2) ليشمل المساهمات غير المحلية عبر علاقات التشتت التي تتضمن كثافات طيفية لحلقات ccˉ و qqˉ.
- الضبط المنهجي: يتم التخفيف من عدم التماثل في الكشف بين المادة والمادة المضادة عن طريق عكس قطبية المجال المغناطيسي. يتم تقييم أوجه عدم اليقين المنهجي، بما في ذلك الاختلافات في القبول وتلطيخ الدقة (resolution smearing)، باستخدام تجارب وهمية ومعايرة قائمة على البيانات. يتم تحديد كسر الإشارة عبر ملاءمة كتلة أحادية البعد، ويقوم الملاءمة النهائي بتحديد 153 بارامتراً حراً، بما في ذلك معاملات ويلسونون، والبارامترات غير المحلية، وعوامل الشكل (form factors)، وأشكال الخلفية.
المساهمات الرئيسية
- أول تحليل كامل الطيف لـ CP: يقدم هذا العمل أول قياس مباشر لأطوار معاملات ويلسونون C9 و C10 لعملية b→sℓ+ℓ− باستخدام تحليل q2 غير مربّع يتضمن مناطق رنين الشارمونيوم.
- تعزيز الحساسية: من خلال إدراج التداخل بين رنينات الشارمونيوم وعملية FCNC، يكتسب التحليل حساسية لتماثلات T-even، والتي كانت غير متاحة سابقاً في التحليلات المربّعة التي تستبعد مناطق الرنين.
- تحسين الدقة: تم تحسين دقة ملاحظات انتهاك تنادر الشحنة والكتلة بمقدار عشرة أضعاف مقارنة بالقياسات السابقة. ومن الجدير بالذكر أن الأجزاء التخيلية لمعاملات ويلسونون يتم تحديدها الآن بدقة أكبر من الأجزاء الحقيقية.
- قيود مستقلة عن النموذج: لا تفترض الملاءمة قيم النموذج المعياري للمعاملات الأخرى أثناء إجراء عملية التنميط (profiling)، مما يسم يسمح باستخراج أكثر قوة لأطوار انتهاك تناظر الشحنة والكتلة.
النتائج
وجد التحليل عدم وجود دليل معنوي على انتهاك مباشر لتناظر الشحنة والكتلة في اضمحلال B0→K∗0μ+μ−. والنتائج متوافقة مع النموذج المعياري.
- معاملات ويلسونون: القيم المقاسة لمقادير وأطوار C9 و C10 متوافقة مع توقعات النموذج المعياري ضمن نطاق 1σ.
- δϕC9=−0.067±0.032 (stat)±0.011 (syst)
- δϕC10=0.043±0.035 (stat)±0.010 (syst)
- الطور الضعيف: تحت افتراض أن النموذج المعياري هو المصدر الوحيد لانتهاك تناظر الشحنة والكتلة، تم تحديد متوسط الطور الضعيف لـ C9 و C10 ليكون −0.012±0.025 (stat)±0.008 (syst). وهذا يتوافق مع القيمة المستمدة من تذبذبات Bs0 في اضمحلال Bs0→J/ψϕ.
- الجزء الحقيقي لـ C9: تم قياس الجزء الحقيقي لـ C9ليكونأقلبنحو0.8وحدةمنتوقعاتالنموذجالمعياري،وهواتجاهمتوافقمعالتحليلاتالأخرىولكنبدلالةقدرها2.1\sigma$ في هذا السياق المحدد، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى معاملة المساهمات غير المحلية كبارامترات ملاءمة بدلاً من تقديرات نظرية.
الأهمية
يزعم البحث أن هذا التحليل يمثل خطوة كبيرة للأمام في البحث عن انتهاك تناظر الشحنة والكتلة في اضمحلالات التيارات المحايدة المتغيرة للنكهة. فقد حقق مستوى من الحساسية لانتهاك تناظر الشحنة والكتلة يضاهي توقعات النموذج المعياري، وهي قدرة لم تكن متاحة سابقاً في هذا المسار من الاضمحلالات المحددة. ومن خلال استكشاف مجموعة من الروابط المنتهكة لتناظر الشحنة والكتلة التي لا تظهر حساسية تجاهها تذبذبات Bs0، وتحسين الدقة للأجزاء التخيلية لمعاملات ويلسونون بمقدار عشرة أضعاف، يوفر هذا العمل قيوداً صارمة على نماذج فيزياء ما وراء النموذج المعياري التي قد تسبب أطواراً جديدة لانتهاك تناظر الشحنة والكتلة في انتقالات b→s. وتعزز هذه النتيات اتساق النموذج المعياري في هذا القطاع مع وضع معيار جديد للدقة في تحديد الأطوار الضعيفة في الاضمحلالات النادرة.
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.