Improved measurement of CP violation in Bs0→J/ψπ+π− decays
باستخدام بيانات تجربة LHCb للفترة 2015–2018، تقدم هذه الورقة قياساً محسناً لطور انتهاك التماثل الشحني التكافئي CP (المعروف بـ ϕs) والمعاملات ذات الصلة في تحللات Bs0→J/ψπ+π−، مما أسفر عن نتائج متوافقة مع النموذج المعياري وعمل على تنقيح المتوسط العالمي ليصبح ϕs=−0.041±0.017rad.
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, H. Al Saleh, 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. 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. 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, 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, J. Dos Santos Oliveira, 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, 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, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, 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, Y. 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, R. Grande Quartieri, 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, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, 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. 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. 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, S. E. R. Medaer, 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, J. Nombela Royo, 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, G. Ramsey, 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, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, 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, H. Schumacher, 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, G. Souza De Castro, 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, A. Wasili, 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, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. 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, X. Zuo
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 عملاقة، حيث الجسيمات هي الراقصون. لفترة طويلة، اعتقد الفيزيائيون أن هذه الرقصة كانت متماثلة تماماً: إذا استبدلت راقصاً بقرينه الذي هو صورة مرآتية له، فستبدو الخطوات متطابقة تماماً. تُسمى هذه الفكرة "تماثل CP". لكن في أعماق العالم دون الذري، هناك التواء سري؛ فأحياناً يفضل الكون راقصاً على قرينه، مما يكسر التماثل. هذا التفضيل الضئيل يُسمى "انتهاك تماثل CP"، وهو السبب في أن كوننا مكون من مادة بدلاً من أن يكون فراغاً خالياً حيث تلغي المادة والمادة المضادة بعضهما البعض.
لفهم هذا، نحتاج إلى النظر في نوع محدد من الجسيمات يسمى ميزون Bs0. فكر في هذا الميزون كأنه "نحلة" (spinning top) يمكنها التمايل ذهاباً وإياباً بين هويتين مختلفتين قبل أن تتحلل في النهاية. الفيزيائيون مهووسون بقياس مدى تمايل هذا الميزون وكيفية تحلله بدقة، لأن "النموذج القياسي" — أفضل كتاب قواعد لدينا لكيفية عمل الكون — يتنبأ بطريقة محددة جداً لحدوث ذلك. إذا تمايل ميزون Bs0 أو تحلل بشكل مختلف عما يقوله كتاب القواعد، فسيكون ذلك دليلاً هائلاً على وجود قوى أو جسيمات جديدة وخفية لم نكتشفها بعد. الأمر يشبه التحقق مما إذا كانت خدعة سحرية تتبع قوانين الفيزياء أم أن هناك ساحراً جديداً يُخرج أرنباً من العدم.
هذه الورقة البحثية هي تقرير من تعاون LHCb، وهو فريق من العلماء يعمل في مصادم الهادرونات الكبير (LHC) في سيرن (CERN). لقد قضوا سنوات في مراقبة الملايين من ميزونات Bs0 هذه وهي تتحلل إلى مجموعة محددة من الجسيمات: جسيم J/ψ (الذي يتحول بسرعة إلى ميونين) وزوج من البيونات (π+π−). باستخدام بيانات جُمعت بين عامي 2015 و2018، أجروا تحليلاً "يعتمد على الزمن" بدقة عالية. وهذا يعني أنهم لم يكتفوا بعدّ الجسيمات فحسب؛ بل قاسوا بدقة متى حدث التحلل وكيف كانت الجسيمات موجهة في الفضاء، مثل كاميرا عالية السرعة تلتقط اللحظة الدقيقة التي تميل فيها النحلة وتترنح.
كان الهدف الرئيسي للفريق هو قياس زاوية تمايل محددة تُسمى طور انتهاك تماثل CP، ويرمز لها بـ ϕs. كما قاسوا مدى احتمالية تحلل الجسيم بطريقة معينة (معامل انتهاك التماثل المباشر، ∣λ∣) ومدى سرعة تحلل النسخة "الثقيلة" من الجسيم (عرض التحلل، ΓH). وبعد معالجة الأرقام من مجموعتهم الضخمة من البيانات، وجدوا أن طور انتهاك تماثل CP هو ϕs=−0.077±0.034±0.007 راديان. كما وجدوا أن ∣λ∣=0.993±0.026±0.007 و ΓH=0.610±0.002±0.004 بيكو ثانية−1.
إليك الجزء الأهم: هذه النتائج تتوافق مع التوقعات بناءً على النموذج القياسي، رغم أن القيمة المقاسة تبتعد قليلاً عن التنبؤ النظري الدقيق البالغ -0.0376 راديان. تشير الورقة إلى أنه على الرغم من وجود فرق عددي صغير، إلا أن القياس متوافق إحصائياً مع النظرية. بعبارة أخرى، ميزون Bs0 يرقص بطريقة تتماشى مع كتاب القواعد الحالي لدينا، حتى لو لم تكن الخطوات مطابقة تماماً حتى آخر فاصلة عشرية. قد يبدو هذا للوهلة الأولى كأنه "لا شيء جديد"، ولكن في عالم فيزياء الجسيمات، يعد تأكيد كتاب القواعد بدقة متناهية نصراً كبيراً. فهو يخبرنا أنه إذا كانت هناك قوى غريبة وجديدة تختبئ في الكون، فهي بارعة جداً في الحفاظ على أسرارها، لأن هذه التجربة لم تجد أي انحرافات حاسمة عن السلوك المتوقع. لقد دمج الباحثون نتائجهم الجديدة مع بيانات قديمة من سنوات سابقة، مما أدى إلى تعزيز دقة القياس بشكل أكبر، لكن القصة تظل كما هي: الكون يتصرف تماماً كما تتوقع أفضل نظرياتنا الحالية، على الأقل بالنسبة لحركة الرقص هذه.
ملخص تقني: تحسين قياس انتهاك تناظر الشحنة والزوجية (CP) في تحلات Bs0→J/ψπ+π−
المشكلة والدوافع
يعد قياس طور انتهاك تناظر الشحنة والزوجية ϕs في نظام ميزون Bs0 اختباراً حاسماً للنموذج القياسي (SM) ومسباراً للفيزياء ما وراءه. في النموذج القياسي، يُتوقع لـ ϕs بدقة عالية (ϕsSM≈−0.0376 راديان) بناءً على عناصر مصفوفة كابيبو-ساباتو-كوباياشي-ماكيواكا (CKM). وبينما يوفر نمط التحلل "الذهبي" Bs0→J/ψϕ القيد الأساسي، فإن تحلل Bs0→J/ψπ+π− يقدم ثاني أفضل حساسية لـ ϕs بين انتقالات b→ccˉs. وضعت القياسات السابقة باستخدام بيانات التشغيل 1 (7 و8 تيف) وبيانات جزئية من التشغيل 2 (13 تيف) خط أساس، ولكن هناك حاجة لمزيد من الدقة لتطابق الدقة النظرية واختبار النموذج القياسي بصرامة. تقدم هذه الورقة قياساً محدثاً باستخدام مجموعة بيانات التشغيل 2 الكاملة التي جمعها كاشف LHCb.
المنهجية
يستخدم التحليل بيانات تصادمات بروتون-بروتون تقابل لومينوسية متكاملة قدرها 6 fb−1 عند طاقة مركز الكتلة تبلغ 13 تيف، والتي جُمعت بين عامي 2015 و2018. تم تقسيم مجموعة البيانات إلى ثلاث فترات فرعية (2015–2016، 2017، و2018) لمراعاة ظروف جمع البيانات المتغيرة.
اختيار الأحداث وإعادة البناء:
- يتم إعادة بناء المرشحين عبر Bs0→J/ψ(μ+μ−)π+π−.
- تُطبق قيود كينماتيكية وطوبولوجية صارمة، بما في ذلك المتطلبات على الزخم المستعرض (pT)، والمعلمة المتركزة (χIP2)، ووقت التحلل (>0.3 بيكوثانية).
- يُستخدم مصنف شجرة القرار المعززة (BDT) لقمع الخلفية التوليفية، ويتم تدريبه على بيانات الإشارة والجانب الجانبي (sideband) المحاكات.
- يتم نمذجة الخلفيات الناتجة عن الجسيمات الخاطئة في تحديد الهوية (مثل Λb0→J/ψpK−) والتحلات المعاد بناؤها جزئياً وطرحها.
استخراج الإشارة:
- يتم إجراء ملاءمة احتمالية قصوى غير معلمية (unbinned maximum-likelihood fit) متزامنة على توزيع كتلة J/ψπ+π− عبر عينات الإشارة وعينات التحكم ذات الشحنة المتماثلة.
- يُقدر عائد الإشارة بنحو 94,000 حدث بعد طرح الخلفية.
تحليل السعة والاعتماد الزمني:
- يقوم التحليل بإجراء تحليل سعة يعتمد على الزمن، مع مراعاة التداخل بين التحلل المباشر وتذبذب Bs0-Bˉs0.
- يتم نمذجة طيف كتلة π+π− ليشمل مساهمات من الرنينات السلمية (f0) والموترية (f2). ومن الجدير بالذكر أن هذا التحليل يتضمن رنيناً إضافياً f2(1565) لوصف الطيف بشكل أفضل حول 1.6 GeV/c2، جنباً إلى جنب مع f0(980)، وf2(1270)، وf0(1500)، وf2′(1525)، وf0(1770).
- تتضمن عملية الملاءمة تصحيحات لدقة زمن التحلل، وكفاءة زمن التحلل، وكفاءة الزاوية الالتوائية. يتم تحديد هذه الكفاءات باستخدام قنوات التحكم (B0→J/ψK∗0) والمحاكاة المصححة.
- يُستخدم وسم النكهة (الطرف المقابل والجانب نفسه) لتحديد النكهة الأولية لميزون Bs0، مع إجراء المعايرة باستخدام عينات التحكم B+→J/ψK+ وBs0→Ds−π+.
إجراء الملاءمة:
- دالة كثافة احتمالية (PDF) خماسية الأبعاد تصف توزيعات زمن التحلل (t)، وكتلة π+π− (mππ)، وزوايا الالتواء (Ω).
- تعمل الملاءمة على تقليل اللوغاريتم السالب للاحتمالية القصوى لاستخراج المعلمات الفيزيائية، بما في ذلك ϕs، ومعلمة انتهاك التناظر المباشر للزوجية ∣λ∣، وعرض التحلل للحالة الذاتية الثقيلة ΓH.
المساهمات والنتائج الرئيسية
المساهمة الأساسية لهذا العمل هي تحسين دقة معلمات انتهاك التناظر والزوجية باستخدام مجموعة بيانات التشغيل 2 الكاملة. القيم المقاسة هي:
- طور انتهاك التناظر والزوجية: ϕs=−0.077±0.034 (stat)±0.007 (syst) راديان.
- معلمة انتهاك التناظر المباشر للزوجية: ∣λ∣=0.993±0.026 (stat)±0.007 (syst).
- عرض التحلل للحالة الذاتية الثقيلة: ΓH=0.610±0.002 (stat)±0.004 ps−1.
هذه النت actually تتوافق مع قياسات LHCb السابقة وتوقعات النموذج القياسي. لا يوجد دليل على انتهاك تناظر الشحنة والزوجية في هذا التحلل المحدد.
تقدم الورقة أيضاً نتائج مجمعة:
- دمج النتائج مع قياسات التشغيل 1 والتشغيل 2 الجزئية السابقة في Bs0→J/ψπ+π− يؤدي إلى ϕs=−0.046±0.031 راديان.
- يؤدي الجمع العالمي مع جميع قياسات LHCb الأخرى في انتقالات b→ccˉs إلى ϕs=−0.041±0.017 راديان. يحسن هذا المتوسط العالمي الدقة بنسبة 15% تقريباً مقارنة بالمتوسط العالمي السابق.
الأهمية
تدعي الورقة أن هذا القياس يحل محل النتائج السابقة من المرجع [21] ويوفر اختباراً أكثر صرامة للنموذج القياسي. من خلال تحسين قياس ϕs في قناة Bs0→J/ψπ+π− ودمج نموذج بنية رنينية أكثر تفصيلاً (بما في ذلك f2(1565))، يقلل التحليل من الأخطاء المنهجية المتعلقة بنموذج السعة. يظل المتوسط العالمي الناتج لـ ϕs متوافقاً مع توقعات النموذج القياسي، مما يعزز الفهم الحالي لانتهاك التناظر والزوجية في قطاع الكواركات مع الحفاظ على الحساسية لمساهمات الفيزياء الجديدة المحتملة. يوضح هذا العمل قدرة كاشف LHCb على إجراء تحليلات سعة تعتمد على الزمن بدقة عالية باستخدام مجموعات بيانات ضخمة.
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.