Branching fraction measurement of the B0→K+π−μ+μ− decay at high dihadron mass
باستخدام 8.4 فمتو بارن عكسي من بيانات تصادمات بروتون-بروتون التي جمعها كاشف LHCb، تقدم هذه الدراسة أول قياس تفاضلي لكسر التفرع لـ B0→K+π−μ+μ− عبر طيف كتلة K+π− بين 1000 و1835 ميجا إلكترون فولت/c²، بما في ذلك أول رصد لهذا الاضمحلال فوق رنين J/ψ في تلك المنطقة.
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, 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. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kooij, 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. 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, 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, 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, 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, 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 Gao, 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
في عالم ما دون الذرة، تتبع الطبيعة مجموعة صارمة من القواعد تُعرف بالنموذج المعياري، وهي نظرية نجحت في التنبؤ بكيفية سلوك الجسيمات لعقود من الزمن. ومع ذلك، لطالما اشتبه الفيزيائيون في أن كتاب القواعد هذا غير مكتمل، وتفتقر فيه إلى فصل يمكنه تفسير أسرار الكون الأكثر عمقاً. وللعثور على هذه القطع المفقودة، يبحث العلماء عن اللحظات التي تبدو فيها الطبيعة وكأنها تكسر قوانينها الخاصة. ومن أكثر الأماكن واعدة للبحث هو اضمحلال جسيمات ثقيلة تسمى "ميزونات B". هذه الجسيمات غير المستقرة، التي تُنتج في تصادمات عالية الطاقة، تتفكك في النهاية إلى جسيمات أخف. وأحياناً، تتحول بطريقة ممكنة نظرياً ولكنها نادرة للغاية: حيث يتغير كوارك سفلي ثقيل داخل ميزون B إلى كوارك غريب أخف، مطلقاً زوجاً من الميونات (أبناء عمومة ثقيلة للإلكترونات) في هذه العملية. هذا التحول النوعي نادر جداً في النموذج المعياري لدرجة أن أي انحراف طفيف عن المعدل المتوقع يمكن أن يشير إلى وجود قوى أو جسيمات جديدة غير مكتشفة.
لسنوات، كان الباحثون يقيسون هذه الاضمحلالات النادرة، وقد ظهر نمط معين. ففي تجارب مختلفة، أظهرت وتيرة هذه الأحداث والزوايا التي تتطاير بها الجسيمات بعيداً عن بعضها البعض عدم تطابق متسق ومثير للحيرة مع تنبؤات النموذج المعياري. يشير هذا التباين إلى أن القيم الرياضية التي تحكم قوة هذه التفاعلات قد تكون مختلفة عما كنا نعتقد. ولحل هذا اللحز، يحتاج العلماء إلى قياس هذه الاضمحلالات بدقة متناهية عبر نطاق واسع من الظروف، بحثاً عن المواضع التي قد تفشل فيها النظرية. وقد كانت تجربة "LHCb" في منظمة "CERN" في طليعة هذا الجهد، مستخدمة مصادم الهادرونات الكبير لضرب البروتونات معاً وإنشاء الجسيمات الثقيلة اللازمة لهذه الدراسات.
في دراسة حديثة، ركز فريق "LHCb" على نوع محدد من الاضمحلال حيث يتفكك ميزون B متعادل إلى زوج من الميونات وزوج من الجسيمات المشحونة: كايون موجب وبيون سالب. وبينما بحثت دراسات سابقة في هذا الاضمحلال عندما كان الكايون والبيون يتحركان ببطء بالنسبة لبعضهما البعض، وسع هذا العمل الجديد البحث ليشمل منطقة ذات طاقة أعلى. حلل الباحثون بيانات جُمعت بين عامي 2011 و2018، وهو ما يمثل كمية هائلة من أحداث التصادم. وقد ركزوا تحديداً على كتلة زوج (الكايون-بيون)، وهو قياس يخبرنا بمقدار الطاقة المرتبطة بحركتهما وتفاعلهما. ركز الفريق على النطاق الذي تتراوح فيه هذه الكتلة بين 1000 و1835 وحدة كتلة-طاقة، وهو منطقة لم يتم استكشافها بدقة لهذا النوع المحدد من الاضمحلال من قبل.
تطلب التحليل غربلة مليارات من أحداث التصادم للعثور على حفنة قليلة منها تطابق سمات هذا الاضمحلال النادر. استخدم الفريق خوارزميات حاسوبية متطورة لتصفية ضجيج الخلفية، والذي يتكون من تفاعلات جسيمات أخرى يمكن أن تحاكي الإشارة الأصلية. وبمجرد عزل الأحداث الحقيقية، قاموا بقياس مدى حدوث هذا الاضمحلال عبر مستويات طاقة مختلفة. كانت النتائج واضحة: فقد لوحظ الاضمحلال لأول مرة في منطقة الكتلة العالية هذه، ونجح الفريق في قياس المعدل الذي يحدث به. ووجدوا أن الاضمحلال يحدث بتواتر يمكن تحديده بدقة، مما يوفر نقطة بيانات جديدة تساعد في رسم مسار سلوك هذه الجسيمات.
وعلى نحو حاسم، بحث الباحثون أيضاً في الاضمحلال في المناطق التي تكون فيها طاقة زوج الميونات عالية جداً، بعيداً عن طاقة جسيم شهير يسمى "J/psi". في مناطق الطاقة العالية هذه، لم يُرَ هذا الاضمحلال من قبل. أكد الفريق وجود الاضمحلال في هذه المناطق وقاس معدله، ووجد أنه يتناقص مع زيادة الطاقة، وهو سلوك يتماشى مع الحدود المتوقعة للمساحة المتاحة لحركة الجسيمات. هذا القياس مهم لأنه يكمل الصورة لهذا الاضمحلال عبر نطاق واسع من الطاقات. ومن خلال دمج هذه النتائج الجديدة مع القياسات السابقة من مستويات الطاقة الأدنى، أصبح لدى العلماء الآن رؤية كاملة لكيفية سلوك هذا الاضمحلال من البداية إلى النهاية.
لا تثبت النتائج بعد أن النموذج المعياري خاطئ، لكنها توفر أداة أكثر حدة لاختباره. تسمح البيانات الجديدة للنظريين بمقارنة تنبؤاتهم بالواقع بدقة أكبر، لا سيما في مناطق الطاقة العالية حيث قد تكون آثار الفيزياء الجديدة أكثر دقة وخفاءً. كما تساعد الدراسة في تحسين فهم التفاعلات المعقدة بين الجسيمات المعنية، وهي تفاعلات ضرورية لإجراء تنبؤات دقيقة. ومن خلال ملء هذه الفجوات في البيانات، قدم تعاون "LHCb" للمجتمع العلمي خريطة أكثر اكتمالاً لهذه العملية النادرة، مما يقربنا خطوة واحدة من فهم ما إذا كان الكون يخفي أسراراً تتجاوز نظرياتنا الحالية.
ملخص تقني: قياس كسر التفرع لـ B0→K+π−μ+μ− عند كتلة ثنائية الهادر العالية
المشكلة والدوافع
تعتبر عمليات تغيير النكهة عبر المحايد (FCNC)، وتحديداً الانتقال على مستوى الكوارك b→sℓ+ℓ−، مكبوتة بشدة في النموذج القياسي (SM)، مما يجعلها مسابير حساسة للفيزياء ما وراء النموذج القياسي. كشفت القياسات الأخيرة لكسور التفرع والملاحظات الزاوية في تحليلات مختلفة لـ b→sℓ+ℓ− عن نمط متسق من الانحرافات، والتي تُفسر غالباً بشكل متماسك كإزاحة في معامل ويلسون C9. يعمل اضمحلال B0→K+π−μ+μ−، حيث يهيمن الرنين المتجه K∗(892)0 على نظام Kπ، كمسبر أساسي لـ C9. ومع ذلك، فإن التحليلات الحالية كانت تقتصر إلى حد كبير على منطقة الكتلة الثابتة لـ Kπ (mKπ) تحت 1050 ميجا إلكترون فولت/c2.
يعد توسيع القياسات لتشمل قيم mKπ أعلى وكتلة ثنائية الميوون المربعة (q2) الأعلى أمراً بالغ الأهمية لعدة أسباب:
- إذا كانت الانحرافات في منطقة K∗(892)0 ناتجة عن ديناميكيات قصيرة المدى معدلة، فمن المتوقع حدوث تأثيرات مماثلة عند قيم mKπ أعلى.
- لم يكن هناك رصد لهذا الاضمحلال في نطاق كتلة ثنائية الهادر فوق 1000 ميجا إلكترون فولت/c2 لمناطق q2 فوق رنين J/ψ.
- إن التحديد الدقيق لعرض الاضمحلال في منطقة q2>15 جيجا إلكترون فولت2/c4 ضروري لتقييم معدلات b→sμ+μ− شبه الشاملة، والتي تظهر انحرافات مشابهة لتلك الموجودة عند قيم q2 المنخفضة.
- توفر قياسات mKπ الأوسع قيوداً على المدخلات الهادرونية (أشكال التفاعل - form factors) للتنبؤات النظرية لعمليات b→sμ+μ− الحصرية الأخرى.
المنهجية
يستخدم التحليل بيانات تصادم بروتون-بروتون التي جمعها كاشف LHCb بين عامي 2011 و2018 (التشغيل 1 و2)، وهو ما يعادل لومينانس متكامل قدره 8.4 فمتوبار−1. يركز البحث على المنطقة الكينماتيكية 1000<mKπ<1835 ميجا إلكترون فولت/c2 و 0.1<q2<18.0 جيجا إلكترون فولت2/c4.
- المعايرة (Normalization): لتقليل الاعتماد على مقطع إنتاج الـ b-hadron وتقليل عدم اليقين المنهجي، يتم معايرة كسر التفرع بالنسبة لـ B0→J/ψ(→μ+μ−)K+π−. ويتم قياس مردود المعايرة في المنطقة الموسعة 796<mKπ<1835 ميجا إلكترون فولت/c2.
- الاختيار وقمع الخلفية: يتم إعادة بناء مرشحي الإشارة من الحالة النهائية K+π−μ+μ−. يُستخدم مصنف شجرة القرار المعززة (BDT) لقمع خلفية التوليف، والذي تم تدريبه على بيانات الإشارة والجانب الجانبي (sideband) المحاكية. كما تُطبق عمليات حظر تحديد الهوية الجسيمية (PID) لاستبعاد الخلفيات الناتجة عن هادرونات تم التعرف عليها خطأً في اضمحلالات b→sμ+μ− أخرى (مثل Λb0→K+pμ+μ−، و Bs0→π+π−μ+μ−). تُستبعد المناطق القريبة من رنينات ϕ(1020) و J/ψ و ψ(2S) لقمع الانتقالات الشجرية (tree-level).
- تصحيح الكفاءة: نظراً لعدم تجانس القبول عبر فضاء الطور ومساهمات الموجات الجزئية المتعددة والمتداخلة في منطقة mKπ العالية، يتم تمثيل الكفاءة كدالة خماسية الأبعاد لـ q2 و mKπ وثلاث زوايا اضمحلال (cosθℓ, cosθK, ϕ). تُنمذج هذه الكفاءة باستخدام مجموع من كثيرات حدود ليجاندر، وتُعرف بشكل منفصل لثلاث مناطق q2 (منخفضة، مركزية، وعالية).
- استخراج المردود: يتم استخراج مردودات الإشارة وقنوات التحكم عبر ملاءمة الاحتمال الأقصى غير الموزونة (unbinned weighted maximum-likelihood fits) للكتلة ذات الأربعة أجسام (mKπμμ) في النطاق 5175–5700 ميجا إلكترون فولت/c2. يتم نمذجة شكل الإشارة بمجموع من دالة غاوس ودالة "كريستال بول" مزدوجة الجانب. أما الخلفية، فيتم تمثيلها بدالة أسية متناقصة، مع تعديلات في منطقة q2 العالية لمراعاة تشوهات فضاء الطور.
المساهمات الرئيسية
يقدم هذا العمل أول قياس تفاضلي لكسر التفرع لـ B0→K+π−μ+μ− كدالة لكل من mK_pi و q2 في المنطقة الكينماتيكية الموسعة 1000<mKπ<1835 ميجا إلكترون فولت/c2. وتحديداً:
- يوفر كسر التفرع التفاضلي عبر فترات q2 تبلغ 1–3 جيجا إلكترون فولت2/c4 على كامل النطاق 0.1<q2<18.0 جيجا إلكترون فولت2/c4.
- يوفر كسر التفرع التفاضلي عبر فترات mKπ تبلغ 200–300 ميجا إلكترون فولت/c2 ضمن منطقة q2 المركزية (1.1<q2<6.0 جيجا إلكترون فولت2/c4).
- يشكل أول رصد لاضمحلال B0→K+π−μ+μ− في نطاق mKπ الذي يتراوح بين 1000 و 1835 ميجا إلكترون فولت/c2 لمناطق q2 فوق رنين J/ψ.
النتائج
تتجاوز دلالة الإشارة خمس درجات انحراف معيارية في جميع المناطق المقاسة. تم ذكر كسور التفرع التفاضلية المقاسة في الجدولين 2 و 3 (وتم تصورها في الشكل 2).
- في طيف q2، لوحظ انخفاض ملحوظ في كسر التفرع فوق منطقة ψ(2S)، ويُعزى ذلك إلى تناقص فضاء الاضمحلال المتاح.
- النتائج متوافقة مع وتتجاوز (supersede) التحديد السابق لكسر التفرع بواسطة LHCb باستخدام بيانات التشغيل 1 [13].
- تهيمن عدم اليقينات المنهجية على المعرفة بكسر تفرع نمط المعايرة (B(B0→J/ψK+π−)) في منطقة mKπ الموسعة، حيث تساهم بنسبة تتراوح بين 39% و 123% من عدم اليقين الإحصائي اعتماداً على الوعاء (bin). ومن المصادر الهامة الأخرى أيضاً رتبة كثير الحدود المستخدم في تمثيل الكفاءة وحجم عينة المحاكاة.
الأهمية
يدعي البحث أن هذا القياس يستكمل تحديد عرض الاضمحلال لـ B0→K+π−μ+μ− عند دمجه مع النتائج السابقة في منطقة mKπ الأدنى [6]. وهذا يتيح تقييماً أكثر دقة لمعدلات b→sμ+μ− التجريبية شبه الشاملة، لا سيما في منطقة q2 العالية، مما يوفر مسبرًا مكملاً لانحرافات b \to s\mu^+\mu^. علاوة على ذلك، تقدم النتائج قيوداً إضافية على المدخلات الهادرونية للتنبؤات النظرية لعمليات b→sμ+μ− الحصرية الأخرى. ويشير المؤلفون إلى أنه على الرغم من توفر النتائج الآن، إلا أنه لا توجد حالياً تنبؤات في النموذج القياسي لكسر التفرع في نطاق mKπ المحدد (>1000 ميجا إلكترون فولت/c2)، مما يستلزم مزيداً من التطوير النظري لتقييم التوافق مع النموذج القياسي بشكل كامل.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.
تصلك أفضل أبحاث تجارب الطاقة العالية 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.