Observation of the Ξb−→Ξ−μ+μ− and study of the Ξb−→Ξ−ψ(2S) decays
باستخدام بيانات تصادمات بروتون-بروتون من تجربة LHCb، تبلغ هذه الورقة عن أول رصد للتحلل النادر Ξb−→Ξ−μ+μ− بكسر فرعي مقاس قدره (118±24±7±38)×10−8 وتقدم قياساً جديداً لنسبة الكسر الفرعي بين Ξb−→Ξ−ψ(2S) و Ξb−→Ξ−J/ψ.
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, A. A. Alves Jr, 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, 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, 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. S. 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. 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, M. Fulghieri, 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, A. Glioti, 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, M. Guittiere, 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. 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, 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, C. Lemettais, 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, 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, N. Oldman, 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, 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, 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, F. Piernas Diaz, 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, 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 Gao, 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
في العالم دون الذري، تتبع الطبيعة مجموعة صارمة من القواعد تُعرف باسم "النموذج القياسي". يفسر هذا الإطار كيف تتفاعل أصغر اللبنات البنائية للكون، ولكنه يحتوي أيضاً على ثغرات نادرة. وتتعلق إحدى هذه الثغرات بنوع محدد من التحول حيث يتغير كوارك ثقيل يُسمى "كوارك القاع" (bottom quark) إلى كوارك غريب (strange quark) أخف وزناً. ووفقاً للنموذج القياسي، فإن هذا التبديل صعب للغاية؛ إذ لا يمكن أن يحدث إلا من خلال مسارات غير مباشرة ومعقدة تعمل على كبح هذا الحدث، مما يجعله وقوعاً نادراً جداً. ولأن هذه الأحداث نادرة للغاية، فهي تعمل كاختبار حساس لقوانين الفيزياء. فإذا تصرف الكون بشكل مختلف قليلاً عما يتنبأ به النموذج القياسي خلال هذه اللحظات النادرة، فقد يكون ذلك علامة على وجود قوى أو جسيمات جديدة غير مكتشفة تختبئ في الظلال.
لعقود من الزمن، ركز العلماء بحثهم عن هذه الأحداث النادرة على جسيمات تُسمى "الميزونات" (mesons)، وهي مكونة من كواركين. ومع ذلك، هناك عائلة أخرى من الجسيمات تُسمى "الباريونات" (baryons)، وهي مكونة من ثلاثة كواركات. وتوفر هذه الباريونات منظوراً مختلفاً لأنها تدور، مما يضيف طبقة من التعقيد لا تمتلكها الميزونات. وحتى الآن، كان معظم البحث في هذه التحولات النادرة في الباريونات مقتصرًا على نوع واحد فقط، مما ترك فجوة في فهمنا لكيفية تطبيق هذه القواعد على الجسيمات الأثقل والأكثر تعقيداً. وقد وجهت تجربة LHCb في سيرن (CERN)، وهي كاشف ضخم مصمم لدراسة الجسيمات التي تحتوي على كواركات ثقيلة، اهتمامها الآن إلى باريون أثقل يُعرف باسم Ξb−. وهذا الجسيم أندر إنتاجاً بكثير من الجسيمات التي تمت دراستها سابقاً، مما يجعل البحث عن تحلاتاته النادرة تحدياً كبيراً.
لقد نجح فريق من الباحثين باستخدام كاشف LHCb في رصد تحلل نادر لباريون Ξb− لأول مرة. في هذه العملية، يتحول الباريون الثقيل إلى جسيم أخف يُسمى Ξ− وزوج من الميونات (muons)، وهي أقارب ثقيلة للإلكترون. ويُحرك هذا الحدث التحول النادر لكوارك القاع إلى كوارك غريب. ولإيجاد هذه الإشارة، قام الفريق بتحليل كمية هائلة من البيانات التي جُمعت من تصادمات بروتون-بروتون في مصادم الهادرونات الكبير على مدار عدة سنوات. لقد بحثوا عن بصمة محددة: سلسلة من التحلات حيث ينقسم الباريون الثقيل أولاً إلى Ξ− وميونين، ثم يتحلل Ξ− نفسه إلى جسيم لامدا (lambda) وبيون (pion)، مع تحلل جسيم لامدا لاحقاً إلى بروتون وبيون آخر. هذا التسلسل الفريد من الأحداث يخلق مساراً مميزاً عبر الكاشف يصعب على الضوضاء الخلفية محاكاته.
وجد الباحثون أدلة واضحة على هذا التحلل، حيث رصدوا إشارة ذات دلالة إحصائية كافية لاعتبارها اكتشافاً. قاموا بعدّ عدد المرات التي وقع فيها هذا الحدث وقارنوه بتحلل آخر أكثر شيوعاً ومشابهاً، حيث يتحول Ξb− إلى Ξ− وجسيم J/psi، وهو حالة معروفة تتكون من كوارك ساحر (charm quark) وضديده (antiparticle). ومن خلال استخدام هذا التحلل الشائع كنقطة مرجعية، تمكن الفريق من إلغاء العديد من حالات عدم اليقين المتعلقة بمدى تكرار إنتاج هذه الجسيمات وكيفية رصدها بواسطة الكاشف. سمحت هذه الطريقة لهم بقياس احتمالية الحدث النادر بدقة أكبر بكما. وقد حددوا أن "الكسر الفرعي" (branching fraction)، وهو احتمال حدوث هذا التحلل المحدد من بين جميع الطرق الممكنة لتحلل الجسيم، يبلغ تقريباً 118×10−8. وهذا يعني أنه مقابل كل عشرة ملايين تحلل، يحدث هذا الحدث النادر مرة واحدة تقريباً، وهو معدل مرتفع بشكل مفاجئ مقارنة بالعمليات النادرة المماثلة في الباريونات.
كما درست الدراسة كيفية سلوك هذا التحلل عند مستويات طاقة مختلفة، وتحديداً من خلال فحص كتلة الميونين الناتجين في الحدث. قسم الباحثون البيانات إلى ثلاثة نطاقات متميزة من هذه الكتلة. في نطاق الطاقة الأعلى، وجدوا إشارة قوية جداً، مما أكد أن التحلل يحدث بشكل متكرر هناك. وفي النطاق المتوسط، وجدوا دليلاً على التحلل، وإن كان بيقين أقل. أما في نطاق الطاقة الأدنى، فقد كانت الإشارة ضعيفة جداً لتأكيدها، لذا وضعوا حداً أقصى لمدى إمكانية حدوثه. تمت مقارنة هذه القياسات بالتوقعات المستمدة من النماذج النظرية القائمة على "ديناميكا الكم اللونية الشبكية" (lattice QCD)، وهي طريقة قوية لحساب سلوك الكواركات. وأظهرت النتائج توافقاً جيداً مع هذه التوقعات، لا سيالما في منطقة الطاقة العالية، مما يشير إلى أن الفهم الحالي للنموذج القياسي يصمد حتى أمام هذه الجسيمات الثقيلة والمعقدة.
بالإضافة إلى تحلل زوج الميونات النادر، درس الفريق أيضاً عملية ذات صلة حيث يتحلل Ξb− إلى Ξ− وجسيم ψ(2S)، وهو قريب أثقل لجسيم J/psi. وقاموا بقياس نسبة حدوث هذا التحلل مقارنة بتحلل J/psi الأكثر شيوعاً. ووجدوا أن تحلل ψ(2S) يحدث بمعدل نصف معدل تحلل J/psi تقريباً. وتتسق هذه النتيجة مع القياسات التي أجريت على أنواع أخرى من الباريونات وتساعد العلماء على فهم دور التفاعلات المعقدة التي تحدث عندما تتحلل هذه الجسيمات. إن حقيقة أن تحلل زوج الميونات النادر يحدث بمعدل مماثل، أو حتى أعلى، من التحلات المماثلة في الجسيمات الأخف، تشير إلى أن الكتلة الثقيلة لـ Ξb− قد تعوض جزئياً انخفاض معدل إنتاجه، مما يجعل من الممكن رصد هذه الأحداث المراوغة.
يفتح هذا الاكتشاف فصلاً جديداً في دراسة الباريونات الثقيلة. فمن خلال تأكيد حدوث هذه التحلات النادرة وقياس معدلاتها، قدم الباحثون معياراً مرجعياً جديداً لاختبار النموذج القياسي. إن القدرة على رصد هذه الأحداث في نظام باريون أثقل، بخصائص دورانه الفريدة، توفر وسيلة تكميلية للتحقق من وجود أي انحرافات قد تلمح إلى فيزياء جديدة. ومع استمرار تجربة LHCb في جمع المزيد من البيانات في السنوات القادمة، سيتمكن العلماء من دراسة الأنماط الزاوية التفصيلية لهذه التحلات، مما قد يكشف عن أسرار أعمق حول القوى الأساسية التي تحكم الكون. إن رصد تحلل Ξb−→Ξ−μ+μ− هو شهادة على قوة القياس الدقيق في السعي لفهم اللبنات الأساسية للواقع.
ملخص تقني: رصد اضمحلال Ξb−→Ξ−μ+μ− ودراسة اضمحلالات Ξb−→Ξ−ψ(2S)
المشكلة والدوافع
تُعد تيارات النقل العرضي المتغير للنكهة (FCNC) في انتقالات b→sℓ+ℓ− مجسات حساسة للفيزياء ما وراء النموذج المعياري (SM). وبينما لوحظت تباينات بين تنبؤات النموذج المعياري والبيانات التجريبية في اضمحلالات ميزونات B، إلا أن المعرفة بانتقالات الباريونات b→sℓ+ℓ− لا تزال شحيحة. ركزت القياسات السابقة بشكل أساسي على باريون Λb0 نظراً لمعدل إنتاجه المرتفع في مصادم الهادرونات الكبير (LHC). أما الباريونات الأثقل التي تحتوي على عنصر الغراند (strangeness)، مثل Ξb− (المحتوى التكافئي $dsb)،فلهامعدلاتإنتاجأقلبكثير(حوالي8\Lambda^0_bعندطاقةمركزالكتلة\sqrt{s}=13$ تيف-إلكترون فولت) ولم تُدرس بعد من حيث الاضمحلالات النادرة.
تُعد التنبؤات النظرية لكسر التفرع (branching fraction) لعملية Ξb−→Ξ−μ+μ− من بين الأعلى لعمليات b→sℓ+ℓ−، مما قد يعوض انخفاض معدل الإنتاج. علاوة على ذلك، فإن طوبولوجيا الشلال الفريدة لسلسلة الاضمحلال (Ξb−→Ξ−μ+μ−→(Λπ−)μ+μ−→(pπ−)π−μ+μ−) التي تتضمن اثنين من الهيبيرونات طويلة العمر، توفر بصمة مميزة مع خلفية ذروية منخفضة. تقدم هذه الورقة أول بحث لهذا النمط من الاضمحلال، ودراسة مقارنة للاضمحلالات الرنينية Ξb−→Ξ−ψ(2S) و Ξb−→Ξ−J/ψ.
المنهجية
يستخدم التحليل بيانات تصادمات بروتون-بروتون التي جمعها تجربة LHCb بإضاءات متكاملة قدرها 1 فمتو-فارن (fb−1) عند 7 تيف-إلكترون فولت، و 2 فمتو-فارن عند 8 تيف-إلكترون فولت (الركض 1)، و 6 فمتو-فارن عند 13 تيف-إلكترون فولت (الركض 2)، بإجمالي 9 فمتو-فارن.
- اختيار المرشحين: يتم إعادة بناء مرشحي الإشارة عن طريق دمج هيبيرون Ξ− (الذي يُعاد بناؤه عبر Λπ−) مع ميونين متضادي الشحنة. يتم إعادة بناء Λ عبر pπ−. تُصنف المرشحات حسب أنواع المسارات (مسارات طويلة أو مسارات في اتجاه المصب) لمراعاة طوبولوجيا الاضمحلال للهيبيرونات طويلة العمر. يُستخدم "شجر القرار المعزز" (BDT) لتثبيط الخلفية التوليفية، ويتم تدريبه على الإشارات المحاكات ونطاقات البيانات الجانبية.
- تصحيح الكفاءة: نظراً للاختلافات بين محاكاة حيز الطور وديناميكيات انتقالات b→sℓ+ℓ− المتوقعة، يتم تطبيق تصحيحات الكفاءة. وتشمل هذه التصحيحات توزيعات pT لـ Ξb−، وعدم تماثل زخم نواتج الاضمحلال، وكفاءات تحديد الميونات والمحفزات (trigger)، وذلك باستخدام طرق "الوسم والتحقق" (tag-and-probe) المستمدة من البيانات وتقنيات $sPlot$.
- استراتيجية المعايرة: لتقليل الارتياب المنهجي المتعلق باللمعان، ومقاطع عرض إنتاج الكوارك b، وكسور الهدرنة، يقيس التحليل كسور التفرع بالنسبة لقناة المعايرة Ξb−→Ξ−J/ψ (J/ψ→μ+μ−).
- إجراء الملاءمة: يتم إجراء ملاءمة احتمالية قصوى غير موسعة (extended unbinned maximum-likelihood fit) على توزيعات الكتلة الثابتة لمرشحي Ξ−μ+μ− و Ξ−J/ψ. تُنمذج أشكال الإشارة باستخدام دالات "كريستال بول" مزدوجة الجوانب (double-sided Crystal Ball functions)، بينما تُوصف الخلفيات بدالات أسية.
المساهمات الرئيسية والنتائج
أول رصد لـ Ξb−→Ξ−μ+μ−:
تم رصد الاضمحلال لأول مرة بدلالة إحصائية تبلغ حوالي 9 انحرافات معيارية. تم تحديد إجمالي عائد الإشارة بـ 70±10.- كسور التفرع التفاضلية: تمت دراسة الاضمحلال في ثلاث مناطق لـ q2 (مربع الكتلة الثابتة للميونات):
- المنطقة الأولى (q2∈[0.1,8.0] GeV2/c4): لا توجد إشارة معتبرة؛ تم وضع حد أعلى.
- المنطقة الثانية (q2∈[11.0,12.5] GeV2/c4): لوحظ دليل على وجود إشارة (3.1σ).
- المنطقة الثالثة (q2∈[15.0,20.0] GeV2/c4): لوحظت إشارة معتبرة (10σ).
- كسر التفرع المتكامل: تم قياس كسر التفرع المتكامل ليكون:
B(Ξb−→Ξ−μ+μ−)=(118±24 (stat)±7 (syst)±38 (norm))×10−8
ينشأ الارتياب الثالث من كسر التفرع المعياري B(Ξb−→Ξ−J/ψ)، والذي يعتمد على افتراضات تناظر النكهة SU(3) ويحمل ارتياباً مهيمناً يبلغ حوالي 30%.
- كسور التفرع التفاضلية: تمت دراسة الاضمحلال في ثلاث مناطق لـ q2 (مربع الكتلة الثابتة للميونات):
قياس Ξb−→Ξ−ψ(2S):
تم قياس نسبة كسور التفرع للاضمحلالات الرنينية:
B(Ξb−→Ξ−J/ψ)B(Ξb−→Ξ−ψ(2S))=0.491±0.041 (stat)±0.019 (syst)
هذه النتيجة متسقة مع القياسات السابقة في قطاع Λb0 وقطاع Ξb0، وهي في حالة تعارض مع بعض نماذج الكواركات غير النسبية التي تتنبأ بقيمة أعلى، رغم أنها تتفق مع حسابات الكروموديناميكا الكمية الاضطرابية.
الأهمية والادعاءات
تدعي الورقة أنها تمثل أول رصد لاضمحلال Ξb−→Ξ−μ+μ−، مما يضع معياراً جديداً للاضمحلالات الباريونية النادرة. يشير كسر التفرع المتكامل المقاس إلى أن هذا النمط يمتلك واحداً من أكبر كسور التفرع بين جميع انتقالات b→sℓ+ℓ− المرصودة.
تتم مقارنة النتائج بالتنبؤات النظرية:
- كسر التفرع التفاضلي في منطقة q2 العالية (المنطقة الثالثة) متسق مع تنبؤات الشبكة الكروموديناميكية (lattice QCD) الحديثة.
- الحد الأعلى لـ q2 المنخفض متسق مع النطاق الأدنى لتنبؤات الشبكة الكروموديناميكية.
- وُجد أن نسبة معدل Ξb−→Ξ−μ+μ− إلى معدل Λb0→Λμ+μ− معززة، كما يتنبأ تناظر النكهة SU(3).
يخلص المؤلفون إلى أن هذا الرصد يفتح آفاقاً لدراسات مستقبلية للبنية الزاوية الغنية لاضمحلالات Ξb باستخدام مجموعات بيانات أكبر من الركض 3، ويمهد الطريق لاستقصاء الاضمحلالات النادرة لباريونات ثقيلة أخرى، مثل Ωb−.
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.