Evidence for the decay Bs0→ϕη′
باستخدام بيانات تجربة LHCb من تصادمات بروتون-بروتون التي جُمعت بين عامي 2011 و2018، تُبلغ الورقة عن دليل على اضمحلال Bs0→ϕη′ بمعنوية قدرها 3.5σ وتحدد كسر التفرع الخاص به ليكون (0.66±0.15±0.03±0.02)×10−6.
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. 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, 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, 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, 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, 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, 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 مصادم الهادونات الكبير (LHC) في سيرن (CERN) باعتباره أقوى مدمر للجسيمات في العالم. إنه يطلق بروتونات متناهية الصغر على بعضها البعض بسرعة تقترب من سرعة الضوء، مما يخلق انفجاراً فوضوياً لجسيمات جديدة. معظم هذه الجسيمات مملة وقصيرة العمر، ولكن أحياناً يحدث شيء نادر ومثير للاهتمام: يتم إنتاج جسيم ثقيل يسمى ميزون Bs0، وهو يتفكك (ينشطر) إلى مزيج محدد وغير معتاد من الجسيمات الأخف وزناً.
هذا البحث هو تقرير من تعاون LHCb، وهو فريق من العلماء الذين بنوا كاميرا عملاقة عالية التقنية (كاشف LHCb) لالتقاط صور لهذه الاصطدامات. كان هدفهم هو رصد لمحة من حدث "شبح" نادر جداً: تفكك ميزون Bs0 إلى ميزون ϕ وميزون η′.
إليك قصة اكتشافهم، مشروحة ببساطة:
1. البحث عن "الشبح"
في عالم فيزياء الجسيمات، بعض مسارات التفكك تشبه الطرق السريعة المزدحمة، بينما تشبه مسارات أخرى طرقاً خلفية مخفية لا يسلكها أحد تقريباً. تفكك Bs0→ϕη′ هو أحد تلك الطرق الخلفية المخفية.
- النظرية: لدى العلماء نظريات (تعتمد على النموذج القياسي للفيزياء) تتنبأ بأن هذا التفكك يجب أن يحدث، لكنهم ليسوا متأكدين تماماً من عدد مرات حدوثه. الأمر يشبه محاولة تخمين عدد المرات التي يطير فيها طائر معين عبر شجرة معينة في غابة شاسعة.
- المشكلة: في الماضي (باستخدام بيانات من 2011-2012)، بحث فريق LHCb عن هذا الطائر لكنهم لم يروه. استطاعوا فقط القول: "من المحتمل ألا يحدث أكثر من X مرة".
- البيانات الجديدة: يستخدم هذا البحث مجموعة بيانات أكبر بكثير، جُمعت بين عامي 2011 و2018 (بإجمالي 9 "فيمتو فارنت عكسي" من البيانات، وهي طريقة تقنية لقول "عدد هائل من الاصطدامات"). الأمر يشبه العودة إلى تلك الغابة بكاميرا أفضل والبقاء هناك لفترة أطول بمرتين.
2. عمل المحقق: البحث عن إبرة في كومة قش
العثور على هذا التفكك صعب للغاية لأن "كومة القش" (الضجيج الناتج عن خلفية اصطدامات الجسيمات الأخرى) ضخمة جداً.
- الإشارة: يبحث العلماء عن نمط محدد: ميزون Bs0 يتفكك إلى ϕ (الذي يتفكك بدوره إلى كاوون اثنين) وη′ (الذي يتفكك إلى ميزون رو وفوون).
- الضجيج: هناك ملايين من حوادث اصطدام الجسيمات الأخرى التي تبدو شبه مطابقة لهذه الإشارة. على سبيل المثال، قد يتفكك جسيم مختلف بطريقة تحاكي كتلة الإشارة، أو قد يفوت الكاشف رصد فوتون ما.
- المصفاة: للعثور على الإشارة، استخدم الفريق "منخلاً رقمياً". لقد بنوا برنامج كمبيوتر (خوارزمية تعلم آلي) مدرباً على رصد الفروق الدقيقة بين الإشارة الحقيقية وضجيج الخلفية. كما استخدموا قواعد صارمة: يجب أن تأتي الجسيمات من نقطة محددة في الفضاء، وأن تمتلك سرعات محددة، وأن تتطابق مع حسابات كتلة معينة.
3. الاكتشاف: همس بقوة "3.5 سيجما"
بعد غربلة البيانات، وجد الفريق شيئاً مثيراً للاهتمام.
- النتيجة: وجدوا دليلاً على حدوث التفكك 46 مرة (بزيادة أو نقصان قليل).
- الأهمية: في العلم، العثور على إشارة يشبه سماع همس في غرفة صاخبة.
- إذا سمعته مرة واحدة، فقد يكون خدعة من أذنيك.
- إذا سمعته بوضوح، فهو "اكتشاف".
- هذا الفريق سمع همساً بقوة 3.5 سيجما. في لغة فيزياء الجسيمات، "سيجما" هي مقياس للثقة. نتيجة 3.5 سيجما تعني أن هناك احتمالاً ضئيلاً جداً (حوالي 1 من 2,000) أن تكون هذه الإشارة مجرد ضجيج عشوائي. إنها "أدلة" قوية، وإن لم تصل بعد إلى "المعيار الذهبي" 5 سيجما (1 من 3.5 مليون) المطلوب للإعلان رسمياً عن "اكتشاف".
- التشبيه: تخيل أنك تقلب عملة معدنية 100 مرة. إذا حصلت على 55 وجهاً، فهذا أمر طبيعي. إذا حصلت على 90 وجهاً، فستشك في أن العملة مغشوشة. هذه النتيجة تشبه الحصول على 85 وجهاً؛ من المثير جداً الشك في أن العملة مغشوشة، لكنك ستحتاج لقلبها بضع مرات إضافية لتكون متأكداً تماماً.
4. قياس الندرة
لم يكتفِ الفريق بالعدّ فقط؛ بل حسبوا مدى ندرة هذا الحدث مقارنة بحدث معروف وشائع.
- المقارنة: قارنوا تفكك Bs0→ϕη′ النادر بتفكك أكثر شيوعاً يسمى Bs0→ϕϕ (حيث يتفكك الميزون إلى جسيمين من نوع ϕ).
- النسبة: وجدوا أنه مقابل كل 100 مرة يحدث فيها التفكك الشائع، يحدث التفكك النادر حوالي 3.5 مرة.
- الرقم النهائي: يترجم هذا إلى "كسر تفرع" (احتمالية) يبلغ حوالي 0.66 في المليون. هذا يعني أنك إذا أنتجت مليوناً من هذه الجسيمات المحددة، فمن المتوقع أن ترى نمط التفكك هذا حوالي 0.66 مرة.
5. لماذا يهم هذا؟
هذا ليس مجرد عد للجسيمات؛ إنه اختبار لقواعد الكون.
- لغز "الكروموديناميكا الكمية" (QCD): يتضمن هذا التفكك تفاعلات معقدة تسمى "مخططات البنغوين" (مصطلح يستخدمه الفيزيائيون لوصف تفاعلات حلقية محددة في ميكانيكا الكم). تتنبأ النماذج النظرية بأن هذا التفكك يجب أن يحدث، لكن التنبؤات لها نطاق واسع جداً من عدم اليقين (من 0.05 إلى 20 في وحداتهم).
- التقييد: من خلال قياس المعدل الفعلي (0.66)، قام العلماء بتضييق الاحتمالات. الأمر يشبه امتلاك خريطة تقول إن الكنز موجود في مكان ما بين ميل شمالاً وميل جنوباً؛ هذه القياسات الجديدة تقول: "في الواقع، هو هنا، على بُعد 0.2 ميل شمالاً". هذا يساعد الفيزيائيين على صقل نماذجهم الرياضية لكيفية تفاعل الكواركات (لبنات بناء المادة).
ملخص
استخدم فريق LHCb كمية هائلة من البيانات من مصادم الهادونات الكبير للعثور على أدلة قوية (3.5 سيجما) على تفكك جسيم نادر جداً لم يُرَ من قبل. لقد قاسوا بدقة عدد مرات حدوثه ووجدوا أنه يتوافق مع تنبؤات النموذج القياسي للفيزياء، مما يساعد في حل لغز حول كيفية عمل القوى الأساسية للطبيعة. لم يجدوا "فيزياء جديدة" (مثل قوة أو جسيم جديد)، لكنهم أكدوا أن فهمنا الحالي للكون يسير على الطريق الصحيப்، حتى في أكثر زواياه تعقيداً.
ملخص تقني لـ CERN-EP-2026-104: دليل على اضمحلال Bs0→ϕη′
المشكلة والدوافع
في النموذج القياسي (SM)، يكون اضمحلال هادرونات الـ b إلى حالات نهائية خالية من الشحنة (charmless) مثبطاً للغاية بسبب بنية مصفوفة كابيبو-كوباياشي-ماسكاوا (CKM). وبناءً على ذلك، تعمل هذه الاضمحلالات كمجسات حساسة للمساهمات المحتملة من فيزياء ما وراء النموذج القياسي. تعتمد التنبؤات النظرية لهذه الأنماط الخالية من الشحنة، وتحديداً اضمحلال Bs0→ϕη′، على أطر عمل مثل الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية (pQCD)، ونظرية المجموعات المتطرفة الناعمة (SCET)، وعامل التجزئة (QCD factorisation). ومع ذلك، تحمل هذه التنبؤات شكوكاً كبيرة بسبب تعقيد حساب مساهمات حلقة الكهرضعيفة (penguin)، وعوامل الشكل (form factors)، وخلط ω−ϕ.
يتم اضمحلال Bs0→ϕη′ عبر انتقال b→ssˉs. ويبرز تحدٍ محدد في نمذجة هذا النمط لأن الكوارك المتفرج s يمكن أن يتجمد (hadronise) إما إلى ميزون متجه ϕ أو ميزون شبه صلب η′. واعتماداً على عامل شكل Bs0→ϕ، قد تحدث عمليات إلغاء قوية بين سعات P−V و V−P المختلفة، وهي سمة غير موجودة في الأنماط المتجه-متجه مثل Bs0→ϕϕ. وجدت عمليات البحث السابقة التي أجراها تعاون LHCb باستخدام بيانات التشغيل الأول (Run 1) (2011–2012) عدم وجود إشارة، حيث وضعت حداً أقصى لـ B(Bs0→ϕη′)<0.82×10−6 عند مستوى ثقة 90%. يقدم هذا البحث تحليلاً محدثاً باستخدام مجموعة بيانات التشغيل الأول والثاني (Run 1 and Run 2) الكاملة للبحث في هذا الاضمحلال وتقييد نماذج الكروموديناميكا الكمية (QCD).
المنهجية
يستخدم التحليل مجموعة بيانات تقابل لمعاناً متكاملاً قدره 9 fb−1 تم جمعها بواسطة تجربة LHCb في تصادمات بروتون-بروتون بين عامي 2011 و2018 عند طاقات مركز الكتلة s=7,8, و 13 TeV.
- اختيار الحدث: يتم إعادة بناء سلسلة الاضمحلال للإشارة كـ Bs0→ϕ(→K+K−)η′(→ρ0γ→π+π−γ). يتم اختيار المرشحين بناءً على مسارات مشحونة عالية الجودة ومزاحة عن الرأس الأولي (PV). يتم تشكيل مرشح ϕ من كاونات ذات شحنة متضادة ضمن كتلة إنفاريانت (invariant mass) تبلغ 15 MeV/c2 من كتلة ϕ المعروفة. يتم إعادة بناء مرشح η′ من ρ0 (يتم التعرف عليه عبر π+π−) وفوتون، مع تقييد كتلة η′ بين $920و1000 \text{ MeV}/c^2$.
- تثبيط الخلفية: يتم تثبيط خلفيات محددة من خلال متطلبات حركية وطوبولوجية. على سبيل المثال، يتم تقليل مساهمة B(s)0→ϕπ+π− مع فوتون عشوائي عبر اشتراط أن تكون الكتلة الإنفاريانت لأربعة جسيمات أقل من 5250 MeV/c2. يُستخدم تحليل متعدد المتغيرات يعتمد على شجرة قرار معززة بالتدرج (XGBoost) لتثبيط خلفية التوليف المتبقية، بهدف تحسين معيار دلالة 5σ.
- المعايرة (Normalization): يتم تحديد كسر التفرع بالنسبة لقناة المعايرة Bs0→ϕϕ (ϕ→K+K−)، والتي تشترك في خصائص حركية وقبول كاشف مشابهين.
- استراتيجية الملاءمة (Fit Strategy): يتم إجراء ملاءمة احتمالية قصوى غير مجمعة (unbinned maximum-likelihood fit) متزامنة على توزيع الكتلة الإنفاريانت للمرشحين المختارين. يتم نمذجة شكل الإشارة بواسطة دالة "كريستال بول" مزديلة الجانب (double-sided Crystal Ball - DSCB). أما الخلفيات، بما في ذلك Bs0→ϕϕ المعاد بناؤها جزئياً واضمحلال Λb0→pK−η′ النادر (مع خطأ في تحديد البروتون)، فيتم نمذجتها باستخدام دوال "غاوس" متشعبة ودوال DSCB عريضة، على التوالي. يتم وصف الخلفية التوليفية (combinatorial background) بواسطة دالة أسية. يتم تقسيم مجموعة البيانات إلى أربع فئات بناءً على فترة التشغيل ونوع المشغل (Trigger) (Run 1/2 و TIS/TOS) لمراعاة الاختلافات في الكفاءة.
المساهمات والنتائج الرئيسية
أسفر التحليل عن عائد إشارة إجمالي قدره 46.4±9.7 حدثاً لاضمحلال Bs0→ϕη′. تبلغ الدلالة الإحصائية للإشارة، المحسوبة باستخدام مبرهنة ويلكس (Wilks' theorem)، 3.5σ. ويمثل هذا أول دليل على اضمحلال Bs0→ϕη′.
يتم تحديد نسبة التفرع بالنسبة لنمط Bs0→ϕϕ كالتالي:
R≡B(Bs0→ϕϕ)B(Bs0→ϕη′)=(3.56±0.79stat±0.18syst±0.06ext)×10−2
باستخدام كسر التفرع المعروف B(Bs0→ϕϕ)=(1.84±0.14)×10−5، يتم حساب كسر التفرع المطلق كالتالي:
B(Bs0→ϕη′)=(0.66±0.15stat±0.03syst±0.02ext)×10−6
تهيمن شكوك كفاءة مشغل الأجهزة (Run 1) وكفاءة إعادة بناء الفوتون على الشكوك المنهجية. كما تم تضمين الشكوك الناتجة عن كسور التفرع الخارجية وافتراض عمر Bs0.
الأهمية
يدعي البحث أن كسر التفرع المقاس يقع ضمن النطاق الواسع للتنبؤات النظرية (0.05−20)×10−6. تكمن الأهمية الأساسية لهذه النتيجة في أنها توفر نقطة بيانات تجريبية للتمييز بين نماذج الكروموديناميكا الكمية المختلفة لاضمحلالات الهادرونات b الخالية من الشحنة إلى حالات المتجه-شبه الصلب (V−P) والـ شبه صلب-متجه (P−V). وتحديداً، تساعد هذه القياسات في تحديد تأثير حلقة "البنغوين" (penguin loop) المثبطة لونياً في الكروموديناميكا الكمية وعمليات الإلغاء بين السعات التي تتضمن الكوارك المتفرج s. ويشير المؤلفون إلى أنه سيتم السعي لمزيد من التحسينات في فهم هذا النمط مع مجموعات البيانات الأكبر المتوقعة من LHCb Run 3.
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.