Observation of Ξb0→Ξ0J/ψ and evidence for Ξb0→Ξ0ψ(2S) decays
باستخدام بيانات تجربة LHCb للفترة 2016–2018، يبلغ هذا البحث عن أول رصد لـ اضمحلال Ξb0→Ξ0J/ψ وأدلة على Ξb0→Ξ0ψ(2S)، مما يمثل أول إعادة بناء كاملة لـ هيبيرون Ξ0 في تجربة LHC، ويوفر قياساً لنسبة كسر التفرع لهما.
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, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, 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, M. Bai, 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, W. Barker, 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, L. Bertsch, 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, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. Campomagnani, 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, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, 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, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, 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, A. Codovini, C. Codovini, 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, A. Corallo, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, C. Cotirlan, 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, 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, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, A. De Robertis, E. De Santis, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, B. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, J. Dorta Moreno, 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, 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, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, R. Fiorenza, 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, J. George, 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, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. 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, A. Henrot, 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, S. Jacevicius, 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, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, V. Kholoimov, 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, A. Kurzina, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, 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, 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, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, V. Lisovskyi, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. 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, J. Lyu, 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, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, R. Mangrulkar, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, 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, S. Mico, 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, A. Novo Cal, 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, L. Palombini, 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, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, E. Picatoste Olloqui, 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, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, 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, S. Shelton, 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, P. Svihra, V. Svintozelskyi, J. Swallow, 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, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, A. Valassi, 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, P. Varrella, 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, C. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. 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, A. S. White, 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, T. 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, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, 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, M. 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, T. Zies, D. Zuliani, 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
إن الكون مبني من مجموعة صغيرة من وحدات البناء الأساسية، ولكن الطريقة التي تتشابك بها هذه القطع لتشكل المادة التي نراها هي لغز معقد. ومن بين أكثر القطع استعصاءً هي الجسيمات الثقيلة التي تحتوي على كوارك "الجمال" (beauty)، وهو نوع من المادة لا يوجد طبيعيًا على الأرض بل يجب إنتاجه في تصادمات عالية الطاقة. هذه الجسيمات غير مستقرة وتتحلل، أو تتفكك، فورًا تقريبًا إلى أشكال أخف وأكثر استقرارًا. ومن خلال دراسة كيفية تحول هذه الجسيمات الثقيلة، يمكن للعلماء اختبار القواعد القياسية للفيزياء لمعرفة ما إذا كانت تصمد تحت الظروف القاسية أو إذا كانت تلمح إلى قوى جديدة غير مكتشفة. وبينما قضى العلماء عقودًا في مراقبة كيفية سلوك الجسيمات الثقيلة المكونة من ثلاثة كواركات عندما تحتوي على نوع محدد من الكواركات يسمى "الغريب" (strange)، فإن النسخة التي تحتوي على كوارك "غريب" وكوارك "قاع" (bottom) ظلت غير مرئية إلى حد كبير لأجهزة الكشف، مما ترك فجوة في فهمنا لكيفية سلوك هذه الباريونات الثقيلة.
لقد تمكن فريق من الباحثين باستخدام تجربة "LHCb" (تجربة لبتون التجمعات الكبيرة للجسيمات ب)، وهي تجربة تابعة لمصادم الهادرونات الكبير، من ملء هذه الفجوة أخيرًا. فمن خلال تحليل البيانات المستخلصة من تصادمات البروتون-بروتون التي جُمعت بين عامي 2016 و2018، أعلن الفريق عن أول رصد واضح لجسيم ثقيل محدد، وهو باريون Ξb0، الذي يتحلل إلى هيبيرون Ξ0 وميزون J/ψ. ويعد هذا إنجازًا هامًا لأنه يمثل المرة الأولى التي يتم فيها إعادة بناء الهيبيرون Ξ0 بالكامل في إحدى تجارب مصادم الهادرونات الكبير. إن Ξ0 هو جسيم متعادل يتحلل إلى باريون "لامدا" (lambda) وبيون متعادل، وهي عملية يصعب تتبعها بشكل كبير لأن البيون المتعادل يتفكك إلى فوتونين لا يتركان أي مسار مباشر في الكاشف. وقد نجح الباحثون في تجميع سلسلة التحلل بأكملها، متتبعين فعليًا مسار جسيم يتلاشى فور ولادته تقريبًا.
كما قدمت الدراسة دليلًا قويًا على تحلل ثانٍ مشابه، حيث يتحول باريون Ξb0 الثقيل إلى هيبيرون Ξ0 و"ابن عم" أثقل لـ J/ψ يسمى ψ(2S). وبينما تم رصد التحلل الأول بيقين إحصائي ساحق، فقد شوهد الثاني بمستوى من الثقة يشير إلى أنه حقيقي، وإن لم يتم تأكيده بعد كاكتشاف حاسم. وقد قاس الباحثون مدى تكرار اختيار الجسيم الثقيل للمسار الأثقل ψ(2S) مقارنة بالمسار الأخف J/ψ. ووجدوا أن المسار الأثقل يحدث بنسبة 59 بالمائة تقريبًا من تكرار المسار الأخف، وهي نسبة تتوافق جيدًا مع القياسات المأخوذة لجسيمات ثقيلة مماثلة من قبل تجارب مختلفة. وتوحي هذه الاتساق بأن القواعد التي تحكم هذه التحليات موحدة عبر أنواع مختلفة من الباريونات الثقيلة.
كان الطريق نحو هذا الاكتشاف محفوفًا بالتحديات التقنية. فالهيبيرون Ξ0 يعيش لفترة كافية لقطع مسافة قابلة للقياس قبل أن يتحلل، لكن ابنه "البيون المتعادل" لا يترك مسارًا، مما يجعل من الصعب تحديد مكان حدوث التحلل بدقة. ولحل هذه المشكلة، استخدم الفريق تقنية رياضية متطورة لإعادة بناء مسار الجسيم من خلال افتراض أنه نشأ من نقطة التصادم الرئيسية ومطابقة خصائصه مع القيم الفيزيائية المعروفة. وقد أدت هذه الطريقة إلى تحسين دقة قياساتهم بمعامل قدره اثنين، مما سمح بفصل أحداث الإشارة النادرة عن ضجيج الخلفية الهائل لتصادمات الجسيمات الأخرى. كما توجب على الفريق أيضًا تصفية الإشارات الزائفة الناتجة عن تركيبات عشوائية من الجسيمات التي بدت وكأنها التحلل المستهدف ولكنها لم تكن كذلك.
إن الرصد الناجح لهذه التحليات يثبت قدرة كاشف LHCb على إعادة بناء تحليات الباريونات المعقدة التي تتضمن جسيمات متعادلة متعددة، وهو إنجاز كان يُعتقد سابقًا أنه صعب للغاية. ويفتح هذا الإنجاز الباب لدراسة تحليات أكثر ندرة لباريون Ξb0، بما في ذلك تلك التي قد تكشف عن فيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي الحالي. ومن خلال إثبات أن هذه الجسيمات المراوغة يمكن تتبعها وقياسها بدقة عالية، قدم الباحثون أداة جديدة لاستكشاف البنية الأساسية للمادة. وتؤكد النتائج، التي نُشرت في رسالة إلى مجتمع الفيزياء، أن سلوك هذه الباريونات الثقيلة يتبع الأنماط التي تتنبأ بها النظريات القائمة، بينما تثبت في الوقت نفسه أن التقنيات التجريبية أصبحت متقدمة بما يكفي للتعامل مع أكثر سلاسل التحلل تحديًا في عالم الجسيمات دون الذرية.
ملخص تقني: رصد Ξb0→Ξ0J/ψ ودليل على Ξb0→Ξ0ψ(2S)
المشكلة والدوافع
توفر باريونات الـ b التي تضمحل بضعف، اختباراً حرجاً للنموذج القياسي، حيث تقدم منظوراً مكملاً لفيزياء اضمحلال الميزونات. ومن بين باريونات الـ b الأربعة في الحالة الأرضية التي تحتوي على كوارك b واحد، تظل Ξb0 (التي تتكون من $usb)هيالأقلدراسة.وبينماتمقياسكتلتهابدقة،لايزالمقطعالإنتاجالعرضيلهاغيرمعروف،ممايعيققياساتكسرالتفرعالمطلق.علاوةعلىذلك،لميتمإعادةبناءالهيبرون\Xi^0بالكاملقطفيأيتجربةمنتجاربمصادمالهادروناتالكبير(LHC)بسببالتحدياتالتجريبيةالمرتبطةبسلسلةاضمحلاله،وتحديداًميزون\pi^0المحايدالذييفتقرإلىمسارمحدد.تعالجهذهالورقةالبحثالأولعنالاضمحلالات\Xi^0_b \to \Xi^0 J/\psiو\Xi^0_b \to \Xi^0 \psi(2S)،بهدفرصدهذهالأنماطوقياسنسبةكسورالتفرعالخاصةبها،وهيكميةتتلاشىفيهاالشكوكالمتعلقةبكسرإنتاج\Xi^0_b$ غير المعروف.
المنهجية
يستخدم التحليل بيانات تصادم بروتون-بروتون جمعها تجربة LHCb بين عامي 2016 و2018 عند طاقة مركز الكتلة s=13 تريليون إلكترون فولت، وهو ما يعادل لمعاناً متكاملاً قدره 5.4 fb−1. يتم إعادة بناء عمليات الإشارة عبر سلاسل الاضمحلال التالية:
- Ξb0→Ξ0ψ، حيث ψ هي إما J/ψ أو ψ(2S).
- ψ→μ+μ−.
- Ξ0→Λπ0، مع Λ→pπ− و π0→γγ.
تعد إعادة بناء الهيبرون Ξ0 تحدياً تجريبياً لأن متجه زخم ميزون π0 لا يمكن تحديده مباشرة من نواتج اضمحلاله دون افتراض نقطة أصل. وللتخفيف من حدة التحيز الناتج في قياس الزخم ومن الخلفية الكبيرة الناتجة عن ميزونات π0 اللينة، تم استخدام ملاءمة سلسلة اضمحلال كينماتيكية. تعمل هذه الملاءمة على تقييد Ξb0 بحيث ينشأ من الرأس الأولي (PV) وتثبت كتل ψ و Ξ0 و Λ و π0 عند قيمها المعروفة. يساهم هذا النهج في تحسين دقة الكتلة الابتداعية بعامل قدره اثنين.
يتضمن اختيار الأحداث مشغلاً عتادياً يتطلب ميوونات ذات زخم عرضي (pT) مرتفع، يليه مشغل برمجي يختار أزواج μ+μ− متسقة مع كتل ψ ومبتعدة عن الرأس الأولي (PV). يستخدم الاختيار خارج الخط (offline) مصنف "شجرة قرار معززة" (BDT) تم تدريبه على إشارات محاكاة ونطاقات جانبية للبيانات لتثبيط خلفية التوليف، وهي الخلفية المهيمنة بسبب البيئة عالية التعدد وتحديات إعادة بناء π0. كما يتم تثبيط الخلفيات التي تظهر كقمم (peaking backgrounds) نتيجة إعادة بناء خاطئة لاضمحلالات Ξb− أو Λb0→Λψ مع ميزونات π0 عشوائية عبر حظر الكتل والمتطلبات الكينماتيكية.
يتم تحديد الغلال باستخدام ملاءمة الحد الأقصى للاحتمال غير الموزعة (unbinned maximum-likelihood fit) لتوزيعات الكتلة الابتداعية لـ Ξ0ψ في النطاق 5400<m(Ξ0ψ)<6200 MeV/c2. يتم نمذجة مكونات الإشارة بواسطة مزيج خطي من دالتين من نوع "كريستال بول" (Crystal Ball) أحاديتي الجانب، بينما تُنمذج الخلفيات باستخدام دوال "كريستال بول" مزدود الجانب ودوال أسية. يتم حساب نسبة كسر التفرع RΞb0 بشكل متزامن لكلا نمطي الاضمحلال.
المساهمات الرئيسية والنتائج
- الرصد الأول: تسجل الورقة أول رصد لاضمحلال Ξb0→Ξ0J/ψ بأهمية إحصائية ساحقة.
- الدليل الأول: يُقدم دليل على اضمحلال Ξb0→Ξ0ψ(2S) بأهمية تتجاوز 4σ.
- إعادة بناء كاملة لـ Ξ0: يمثل هذا العمل أول مرة يتم فيها إعادة بناء الهيبرون Ξ0 بالكامل في تجربة من تجارب LHC، باستخدام اضمحلال Ξ0→Λπ0. وقد تطلب هذا الإنجاز التعامل مع ألين مرشح فوتون و π0 استُخدما في قياسات LHCb حتى الآن.
- نسبة كسر التفرع: تم قياس نسبة كسور التفرع كالتالي:
B(Ξb0→Ξ0J/ψ)B(Ξb0→Ξ0ψ(2S))=0.59±0.19 (stat)±0.04 (syst)
يشمل عدم اليقين المنهجي مساهمات من حجم عينة المحاكاة، ونماذج الملاءمة، واختيار BDT، وكسور التفرع الخارجية.
الأهمية
يُظهر رصد Ξb0→Ξ0J/ψ أن الاضمحلالات الباريونية التي تتضمن جسيمات محايدة متعددة يمكن إعادة بناؤها بحساسية جيدة في LHCb. وتتوافق نسبة كسر التفرع المقاسة RΞb0 مع النسبة التي قاستها تجربة CMS مؤخراً لباريون Ξb− ومع القياسات الخاصة بباريون Λb0 بواسطة LHCb و ATLAS. يشير المؤلفون إلى أن هذه النتيجة تعني أن الاضمحلال النادر Ξb0→Ξ0μ+μ− في متناول LHCb مع زيادة عينات البيانات، نظراً لنجاح إعادة بناء الحالة النهائية المعقدة. لا تدعي الورقة حل التناقضات بين النماذج النظرية (مثل نموذج الكوارك المحصور المتغاير مقابل الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية)، ولكنها توفر أول نقطة بيانات تجريبية لهذه الأنماط المحددة لتسهيل مثل هذه المقارنات.
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.