Search for the decays B(c)+→μ+νμγ
Unter Verwendung von Proton-Proton-Kollisionsdaten, die vom LHCb-Experiment gesammelt wurden, berichtet diese Arbeit über die erste Suche nach den radiativen leptonischen Zerfällen B+→μ+νμγ und Bc+→μ+νμγ an einem Hadronen-Collider, wobei kein Nachweis für diese Prozesse gefunden und obere Grenzwerte für deren Verzweigungsverhältnisse festgelegt wurden.
Ursprüngliche Autoren: 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, 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, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, 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, 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, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, 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, 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, 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, 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, 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, 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, G. Mancinelli, 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, 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, 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, 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. 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, 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, 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, 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, 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, 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. 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, 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, 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
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich das Universum als einen riesigen, Hochgeschwindigkeits-Teilchenbeschleuniger vor, eine kosmische Pinball-Maschine, in der Wissenschaftler Protonen bei Energien von 13 TeV zusammenstoßen lassen, um zu sehen, welche winzigen, exotischen Teile herausfliegen. Das LHCb-Experiment am CERN ist wie eine superpräzise Kamera, die aufgestellt wurde, um diese flüchtigen Momente einzufangen. In diesem neuesten „Schnappschuss“ von 5,4 fb⁻¹ an Daten (eine gewaltige Menge an Kollisionsgeschichte) hat das Team nach zwei sehr spezifischen, sehr seltenen Arten von Zerfällen gesucht: dem B⁺-Meson und dem B⁺_c-Meson, die in ein Myon, ein Neutrino und ein Photon (ein Lichtteilchen) zerfallen.
Betrachten Sie diese Mesonen als instabile, schwere „Eltern“-Teilchen, die normalerweise in vorhersehbare „Kinder“ zerfallen. Aber die Wissenschaftler suchten nach einem „Geister“-Zerfall, bei dem das Elternteil verschwindet und ein Myon (einen schweren Cousin des Elektrons), ein Neutrino (ein geisterhaftes Teilchen, das kaum mit etwas interagiert) und einen einzelnen Lichtblitz hinterlässt. Dieser spezifische Zerfall ist wie ein Zaubertrick: Das Elternteil verschwindet, und die einzigen Hinweise, die bleiben, sind ein schweres elektronenähnliches Teilchen, ein Geist und ein Photon.
Die große Geisterjagd
Das Team stellte eine ausgeklügelte Falle auf. Da Neutrinos unsichtbar sind und davonfliegen, ohne eine Spur zu hinterlassen, konnten die Wissenschaftler nicht einfach nach dem fehlenden Teil suchen. Stattdessen suchten sie nach einem cleveren Umweg: Sie warteten darauf, dass das Photon in das Material des Detektors kraschte und in ein Elektron-Positron-Paar zerfiel. Dies gab ihnen drei Spuren (das Myon und die beiden Elektronen), um den „Tatort“ zu rekonstruieren und zu berechnen, wo der Zerfall stattfand, selbst mit dem fehlenden Neutrino. Sie verwendeten leistungsstarke Computeralgorithmen (wie XGBoost, eine Art künstliche Intelligenz), um die Millionen von „Fake“-Ereignissen herauszufiltern, die ähnlich aussahen, aber nur Hintergrundrauschen waren.
Das Ergebnis: Noch kein Schatz gefunden
Nachdem sie die Daten gesichtet hatten, war das Ergebnis eher ein „Reinfall“, aber ein wissenschaftlich wichtiger. Das Team fand keine Anzeichen für einen Überschuss dieser seltenen Zerfälle. Mit anderen Worten: Sie fanden nicht den Schatz, nach dem sie suchten. Die Anzahl der Ereignisse, die sie sahen, entsprach genau dem, was sie an Hintergrundrauschen erwarteten.
Da sie die Teilchen nicht fanden, konnten sie nicht messen, wie oft dies geschieht. Stattdessen setzten sie eine „Obergrenze“ dafür, wie häufig dies theoretisch vorkommen könnte. Sie sind zu 90 % sicher, dass:
- das B⁺-Meson auf diese Weise seltener zerfällt als 4,0 × 10⁻⁶ Mal (das ist weniger als 4 Mal in einer Million).
- das B⁺_c-Meson auf diese Weise seltener zerfällt als 1,6 × 10⁻³ Mal (das ist weniger als 16 Mal in zehntausend).
Diese Zahlen sind die strengen Obergrenzen. Wenn der Zerfall überhaupt stattfindet, muss er seltener als diese Grenzwerte sein.
Warum das wichtig ist
Obwohl sie den Zerfall nicht fanden, ist dies aus zwei Gründen eine große Sache. Erstens ist dies das erste Mal überhaupt, dass jemand nach diesen spezifischen Zerfällen an einem Hadronen-Beschleuniger (einer Maschine, die Protonen zusammenstößt) gesucht hat. Zuvor hatten nur andere Arten von Experimenten versucht, dies zu tun, und sie setzten leicht unterschiedliche Grenzwerte. Zweitens ist dies das erste Mal, dass jemals der B⁺_c → μ⁺ν_μγ-Zerfall untersucht wurde.
Das Paper argumentt, dass das Finden dieses Zerfalls ein „Goldticket“ zum Verständnis einer mysteriösen Eigenschaft der „Lichtkegel-Verteilungsamplitude“ (LCDA) des B-Mesons wäre. Betrachten Sie die LCDA als einen Bauplan dafür, wie sich die winzigen Quarks im Inneren des Mesons bewegen. Wissenschaftler haben einen Parameter namens λ_B (Lambda-B), der den typischen Impuls des leichten Quarks im Inneren beschreibt, aber niemand kennt seinen exakten Wert – er wird auf irgendwo zwischen 200 und 600 MeV geschätzt. Wenn sie diesen Zerfall messen könnten, könnten sie diesen Bauplan präzisieren. Da sie ihn nicht fanden, können sie den Bauplan noch nicht festlegen, aber sie haben erfolgreich die Möglichkeit ausgeschlossen, dass der Zerfall häufig vorkommt.
Das Fazum
Das Paper schließt explizit die Idee aus, dass diese Zerfälle häufig genug stattfinden, um mit aktuellen Daten leicht entdeckt werden zu können. Es beweist nicht, dass der Zerfall existiert, noch beweist es, dass er nicht existiert; es sagt lediglich: „Wenn er stattfindet, versteckt er sich sehr gut, seltener als unsere aktuellen Grenzwerte.“ Die Autoren legen nahe, dass sie mit dem verbesserten LHCb-Detektor und mehr Daten in der Zukunft (Run 3) vielleicht endlich einen Blick auf diesen schwer fassbaren Geist erhaschen könnten. Für den Moment setzt sich die Suche fort, und das Universum behält seine Geheimnisse ein wenig fester unter Verschluss.
Technische Zusammenfassung: Suche nach den Zerfällen B(c)+→μ+νμγ
Problem und Motivation
Präzisionstests des Standardmodells (SM) im Flavour-Sektor werden häufig durch hadronische Unsicherheiten begrenzt, insbesondere durch die nicht-perturbativen Quantenchromodynamik-Effekte (QCD) in B-Meson-Zerfällen. Innerhalb des QCD-Faktorisierungsansatzes werden diese Dynamiken in der Lichtkegel-Verteilungsamplitude (LCDA) des B-Mesons kodiert. Ein kritischer Parameter für exklusive B-Zerfallsprognosen ist das erste inverse Moment der führenden Twist-LCDA, λB, welches den typischen Impuls des leichten Spektatorquarks charakterisiert. Während theoretische Schätzungen für λB weit auseinandergehen (200–600 MeV), gilt der radiative leptonische Zerfall B+→ℓ+νℓγ als der optimale Kanal, um die B-Meson-LCDA experimentell zu untersuchen und λB zu messen. Für energiereiche Photonen faktorsiert der Zerfallsamplitude, wodurch der Verzweigungsbruch bei führender Potenz proportional zu 1/λB2 ist.
Trotz seiner theoretischen Bedeutung bleibt der B+→ℓ+νℓγ-Zerfall aufgrund seines anspruchsvollen Endzustands (der ein Neutrino und ein Photon beinhaltet) und eines kleinen vorhergesagten Verzweigungsbruchs von O(10−6) unbeobachtet. Vorherige Suchen durch die Kollaborationen BaBar und Belle haben Obergrenzen festgelegt, aber das Signal noch nicht beobachtet. Darüber hinaus wurde der radiative leptonische Zerfall des Bc+-Mesons (Bc+→μ+νμγ) bisher experimentell nicht untersucht, obwohl theoretische Vorhersagen einen Verzweigungsbruch zwischen 2×10−5 und 8×10−5 nahelegen, der im Vergleich zum B+-Zerfall durch CKM-Elemente verstärkt wird.
Methodik
Diese Analyse nutzt Proton-Proton-Kollisionsdaten, die vom LHCb-Experiment bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV gesammelt wurden, was einer integrierten Luminosität von 5,4 fb−1 (2016–2018) entspricht. Die Suche richtet sich auf die Zerfälle B+→μ+νμγ und Bc+→μ+νμγ.
- Rekonstruktionsstrategie: Da der Zerfallsvorgang des B-Mesons nicht aus einem einzelnen geladenen Track (dem Myon) allein rekonstruiert werden kann, stützt sich die Analyse auf Photonen, die innerhalb des Vertexdetektors zu Elektron-Positron-Paaren konvertieren (γ→e+e−). Dies liefert drei Tracks (μ+,e+,e−), um den B-Zerfallsvorgang (Vertex) zu rekonstruieren und den Prompt-Hintergrund zu unterdrücken.
- Kinematische Variablen: Um den fehlenden Neutrinomomentum zu kompensieren, wird die korrigierte Masse, mcorr(μ+γee), verwendet. Die Photonenenergie im B-Meson-Ruhesystem, Eγ∗, wird berechnet und muss größer als 1 GeV sein.
- Hintergrundunterdrückung: Drei multivariate Klassifikatoren (basierend auf XGBoost und Gradient Boosted Decision Trees) werden eingesetzt, um das Signal von folgendem zu trennen:
- Kombinatorischem Hintergrund.
- Hintergründen, bei denen das konvertierte Photon aus dem Zerfall eines neutralen Pion (π0) oder Eta (η) Mesons stammt.
- Teilweise rekonstruierten Hintergründen mit zusätzlichen geladenen Tracks (z. B. B+→D0μ+νμ).
Die Selektion behält etwa 22 % des B+-Signals und 8 % des Bc+-Signals, während der Hintergrund um ~98 % reduziert wird.
- Normalisierung: Die Verzweigungsbrüche werden relativ zum B0→K∗(892)0γ-Zerfall gemessen, der unter Verwendung konvertierter Photonen rekonstruiert wird, um systematische Unsicherheiten bezüglich der Photonenkonversionsrekonstruktion zu eliminieren.
- Hintergrundmodellierung: Die dominanten Hintergründe (π0 und η) werden mittels datengestützter Techniken modelliert. Kandidaten für μ+π0 und μ+η werden rekonstruiert, indem das konvertierte Photon mit einem zusätzlichen Kalorimeter-Photon (γcalo) kombiniert wird. Ein unbinärer Maximum-Likelihood-Fit an die Diphoton-Invariante bestimmt die Ausbeuten, und die sPlot-Technik wird verwendet, um die mcorr-Verteilungen für diese Hintergründe zu extrahieren. Fehlidentifikations-Hintergründe (z. B. Hadronen, die als Myonen fehlidentifiziert wurden) werden mit Kontrollproben modelliert, die invertierte Partikelidentifikations-Anforderungen (PID) nutzen.
Wesentliche Beiträge
- Erste Hadronenbeschleuniger-Suche: Diese Arbeit präsentiert die erste Suche nach B+→μ+νμγ an einem Hadronenbeschleuniger.
- Erste Bc+-Untersuchung: Dies stellt die erste experimentelle Untersuchung des Bc+→μ+νμγ-Zerfalls dar.
- Methodische Innovation: Die Analyse demonstriert die Machbarkeit der Rekonstruktion radiativer leptonischer Zerfälle mit fehlenden Neutrinos am LHC unter Nutzung von Photonenkonversionen, um die notwendigen Vertex-Informationen bereitzustellen.
- Effizienz-Maps: Die Arbeit stellt Effizienz-Maps als Funktion der Photonenenergie (Eγ∗) und des Helizitätswinkels (cosθℓ) bereit, was eine Reinterpretation der Ergebnisse unter verschiedenen theoretischen Modellen ermöglicht.
Ergebnisse
Es wird kein signifikanter Überschuss an Ereignissen über den erwarteten Hintergrund für keinen der beiden Signalzerfälle beobachtet. Die Ausbeuten nach Bias-Korrektur sind 32±24 für B+→μ+νμγ und 13−5+6 für Bc+→μ+νμγ. Infolgedessen werden Obergrenzen für die Verzweigungsbrüche auf einem Konfidenzniveau (CL) von 90 % für Photonen mit Eγ∗>1 GeV gesetzt:
- B(B+→μ+νμγ)<4,0×10−6
- B(Bc+→μ+νμγ)<1,6×10−3
Die gemessenen Verzweigungsbrüche sind mit Null kompatibel innerhalb von 1,3 und 2,4 Standardabweichungen für die B+- bzw. Bc+-Zerfälle. Die Sensitivität für den B+-Zerfall ist vergleichbar mit den bisher besten Ergebnissen der Belle-Kollaboration.
Bedeutung
Dieses Paper etabliert die ersten experimentellen Einschränkungen für den Bc+→μ+νμγ-Zerfall und liefert eine konkurrenzfähige Obergrenze für den B+→μ+νμγ-Zerfall in einer Hadronenbeschleuniger-Umgebung. Während die aktuellen Grenzwerte die zentralen Werte der Standardmodell-Vorhersagen noch nicht erreichen, validiert die Analyse die Rekonstruktionstechnik, die zur Messung dieser Zerfälle erforderlich ist. Die Autoren merken an, dass diese Suchen signifikant von der erhöhten Luminosität und der verbesserten Leistung des upgegradeten LHCb-Detektors in Run 3 profitieren werden, was entscheidend sein wird, um diese Zerfälle schließlich zu beobachten und den B-Meson-LCDA-Parameter λB einzugrenzen.
Ertrinken Sie in Arbeiten in Ihrem Fachgebiet?
Erhalten Sie tägliche Digests der neuesten Arbeiten passend zu Ihren Forschungsbegriffen — mit technischen Zusammenfassungen, in Ihrer Sprache.
Erhalten Sie die besten high-energy experiments Papers jede Woche.
Vertraut von Forschern in Stanford, Cambridge und der Französischen Akademie der Wissenschaften.
Prüfen Sie Ihr Postfach, um Ihr Abonnement zu bestätigen.
Etwas ist schiefgelaufen. Nochmal versuchen?
Kein Spam, jederzeit abbestellbar.