Amplitude analysis of B0→ηc(1S)K+π− decays
LHCb डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र उनके ब्रांचिंग फ्रैक्शन को मापने के लिए B0→ηc(1S)K+π− क्षय का एक एम्प्लीट्यूड विश्लेषण करता है और ηc(1S)π− सिस्टम में पूर्व में रिपोर्ट किए गए विलक्षण अनुनाद (exotic resonance) का कोई प्रमाण नहीं पाता है, जिसमें डेटा ज्ञात K0∗ अनुनादों द्वारा अच्छी तरह से वर्णित है।
मूल लेखक: LHCb collaboration, R. Aaij, 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, Z. Ajaltouni, S. Akar, K. Akiba, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, R. Amalric, 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, A. Artamonov, 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, P. Baladron Rodriguez, 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. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, K. Belous, I. Belov, I. Belyaev, G. Benane, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, A. Berezhnoy, R. Bernet, S. Bernet Andres, A. Bertolin, C. Betancourt, F. Betti, J. Bex, Ia. Bezshyiko, O. Bezshyyko, J. Bhom, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, P. Billoir, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. S. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, N. Bondar, 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, J. Brodzicka, A. Brossa Gonzalo, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, A. T. Burke, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, S. Calderon Ramirez, L. Calefice, S. Cali, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, D. H. Campora Perez, A. F. Campoverde Quezada, 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, H. Chang, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, M. Cherif, A. Chernov, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, V. Chobanova, M. Chrzaszcz, A. Chubykin, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, G. Ciezarek, 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, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, M. Cruz Torres, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, S. Dadabaev, L. Dai, X. Dai, E. Dall'Occo, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, J. Daniel, P. d'Argent, 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, H. -P. Dembinski, J. Deng, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, I. Diachkov, S. Didenko, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, V. Dobishuk, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, A. M. Donohoe, 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, A. Dziurda, A. Dzyuba, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, A. Egorychev, V. Egorychev, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, J. Eschle, S. Esen, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, D. Fazzini, L. Felkowski, M. Feng, M. Feo, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, M. Ferro-Luzzi, S. Filippov, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, L. F. 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, K. G. Garg, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, L. L. Gerken, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, L. Giambastiani, 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, D. Golubkov, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, I. Gonçales Vaz, F. Goncalves Abrantes, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, I. V. Gorelov, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, L. M. Greeven, N. A. Grieser, L. Grillo, S. Gromov, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, V. Guliaeva, P. A. Günther, A. -K. Guseinov, E. Gushchin, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, J. Hammerich, Q. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, L. Hao, N. Harnew, T. H. Harris, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, L. Henry, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, J. Hu, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, M. Hushchyn, D. Hutchcroft, M. Idzik, D. Ilin, P. Ilten, A. Iniukhin, A. Iohner, A. Ishteev, K. Ivshin, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, E. Jans, B. K. Jashal, A. Jawahery, C. Jayaweera, 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, 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, A. Kharisova, S. Kholodenko, G. Khreich, T. Kirn, V. S. Kirsebom, O. Kitouni, S. Klaver, N. Kleijne, D. K. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, M. Korolev, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, A. Kozachuk, P. Kravchenko, L. Kravchuk, O. Kravcov, M. Kreps, P. Krokovny, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, V. Kudryavtsev, E. Kulikova, 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, J. Langer, O. Lantwin, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, A. Leflat, S. Legotin, 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, M. 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. L. Lightbody, C. Lin, 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, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, S. López Soliño, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, E. Luppi, K. Lynch, X. -R. Lyu, G. M. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, D. Maisuzenko, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, A. Malinin, T. Maltsev, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, F. M. Manganella, D. Manuzzi, 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, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, V. Matiunin, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, M. McCann, T. H. McGrath, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, G. Meier, 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, T. Miralles, B. Mitreska, D. S. Mitzel, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, 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, H. Mu, Z. M. Mu, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, R. Murta, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, T. Nanut, I. Nasteva, M. Needham, E. Nekrasova, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, P. Neustroev, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, N. Nikitin, L. Nisi, Q. Niu, P. Nogarolli, P. Nogga, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, C. Nunez, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, V. Obraztsov, T. Oeser, A. Okhotnikov, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, C. J. G. Onderwater, 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, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, G. Panshin, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, B. Passalacqua, 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, D. Pereima, 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, G. 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, N. Polukhina, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, S. Poslavskii, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, G. Punzi, J. R. Pybus, S. Qasim, Q. Q. Qian, W. Qian, N. Qin, S. Qu, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, M. S. Rangel, F. Ratnikov, 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, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogachev, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, M. Rotondo, S. R. Roy, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, R. A. Ruiz Fernandez, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, S. E. R. Sacha Emile R., N. Sagidova, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, D. Saranin, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, D. Savrina, 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, A. Semennikov, T. Senger, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, A. Seuthe, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, M. Shapkin, R. S. Sharma, I. Shchemerov, L. Shchutska, T. Shears, L. Shekhtman, Z. Shen, S. Sheng, V. Shevchenko, B. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, Y. Shimizu, E. Shmanin, R. Shorkin, J. D. Shupperd, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, K. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, A. Solovev, 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, V. Sriskaran, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, E. N. Stein, O. Steinkamp, H. Stevens, D. Strekalina, Y. Su, F. Suljik, J. Sun, J. Sun, L. Sun, D. Sundfeld, W. Sutcliffe, V. Svintozelskyi, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, A. Terentev, 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, D. Torres Machado, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, D. J. Unverzagt, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, A. Ustyuzhanin, U. Uwer, V. Vagnoni, 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, N. Voropaev, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, 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. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. 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, L. Xu, M. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Z. Yang, V. Yeroshenko, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, X. Yuan, Y Yuan, E. Zaffaroni, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. Zhang, Y. Zhang, Y. Z. Zhang, Z. Zhang, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, Y. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, Q. Zou, D. Zuliani, G. Zunica
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एक बड़ी तस्वीर: एक ब्रह्मांडीय जासूसी कहानी
कल्पना कीजिए कि CERN में LHCb डिटेक्टर एक विशाल, अत्यंत उच्च-गति वाले कैमरे की तरह है जो अरबों सूक्ष्म, अदृश्य टक्करों की तस्वीरें ले रहा है। इस विशिष्ट अध्ययन में, वैज्ञानिक एक बहुत ही दुर्लभ घटना को देख रहे हैं: एक भारी कण जिसे B0 मेसॉन कहा जाता है, वह तीन छोटे कणों में टूट रहा है (decay हो रहा है): एक प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन जोड़ी (जो एक ηc मेसॉन से आती है), एक काऑन (K+), और एक पायोन (π−)।
B0 मेसॉन को एक भारी, अस्थिर सूटकेस के रूप में सोचें जो तुरंत फट जाता है। वैज्ञानिक यह जानना चाहते हैं कि यह ठीक कैसे फटता है। क्या यह एक साथ टूट जाता है? या क्या यह किसी विशिष्ट "बिचौलिए" (middleman) चरण से होकर गुजरता है?
रहस्य: क्या वहां "विदेशी" (Exotic) कण हैं?
द दशकों से, भौतिक विज्ञानी "विदेशी" कणों की तलाश कर रहे हैं। मानक कण साधारण लेगो ब्रिक्स (Lego bricks) की तरह होते हैं (जो दो या तीन छोटे टुकड़ों से बने होते हैं)। विदेशी कण अजीब तरीकों से जुड़े चार या पांच टुकड़ों से बनी जटिल लेगो संरचनाओं की तरह होते हैं।
एक पिछले अध्ययन में (कम डेटा का उपयोग करते हुए), LHCb टीम को लगा कि उन्होंने मशीन में एक भूत देख लिया है: एक नया, विदेशी कण जिसे उन्होंने Tccˉ(4100)− कहा था। उन्होंने डेटा में एक "बम्प" (bump) देखा जिससे संकेत मिला कि यह कण मौजूद है, जो अंतिम कणों के बिखरने से पहले एक बिचौलिए के रूप में क्षण भर के लिए बना था।
इस पेपर का लक्ष्य:
वैज्ञानिकों ने एक बहुत बड़े डेटासेट (पिछले वाले से लगभग दोगुना) के साथ वापसी की ताकि यह देख सकें कि वह "भूत" वास्तविक था या केवल प्रकाश का एक भ्रम। वे पुष्टि करना चाहते थे कि क्या यह विदेशी कण वास्तव में मौजूद है या इसे ज्ञात, मानक कणों द्वारा समझाया जा सकता है।
जांच: सुरागों को छाँटना
इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एम्प्लीट्यूड एनालिसिस (Amplitude Analysis) नामक तकनीक का उपयोग किया।
उपमा: ऑर्केस्ट्रा
कल्पना कीजिए कि B0 मेसॉन का क्षय (decay) एक ऑर्केस्ट्रा द्वारा बजाया गया संगीत का एक टुकड़ा है।
- ज्ञात कण (जिन्हें K∗ रेजोनेंस कहा जाता है) वे मानक वाद्य यंत्र (वायलिन, ड्रम, बांसुरी) हैं जिन्हें हम बजाना जानते हैं।
- विदेशी कण एक बिल्कुल नया, अजीब वाद्य यंत्र होगा जिसे हमने पहले कभी नहीं सुना है।
वैज्ञानिकों ने "संगीत" (डेटा) को रिकॉर्ड किया और यह पता लगाने की कोशिश की कि कौन से वाद्य यंत्र बज रहे थे।
- बेसलाइन मॉडल: सबसे पहले, उन्होंने केवल उन मानक वाद्य यंत्रों का उपयोग करके संगीत को समझाने की कोशिश की जिन्हें वे पहले से जानते थे।
- विस्तारित मॉडल: फिर, उन्होंने उस "अजीब नए वाद्य यंत्र" (Tccˉ(4100)−) को जोड़कर देखने की कोशिश की कि क्या इससे संगीत बेहतर सुनाई देता है।
निष्कर्ष: भूत गायब हो गया
यहाँ उन्होंने क्या खोजा:
- ज्ञात वाद्य यंत्र पर्याप्त थे: जब उन्होंने केवल ज्ञात मानक कणों (K∗ रेजोनेंस) का उपयोग किया, तो मॉडल ने डेटा को बहुत अच्छी तरह से समझाया। बिना किसी नए वाद्य यंत्र की आवश्यकता के "संगीत" को पूरी तरह से समझाया गया।
- विदेशी उम्मीदवार फीका पड़ गया: जब उन्होंने मॉडल में विदेशी कण को जोड़ा, तो इसने गणितीय रूप से फिट को थोड़ा बेहतर बनाया। हालांकि, जब उन्होंने अपने उपकरणों के सभी संभावित "शोर" (noise) और त्रुटियों (systematic uncertainties) को ध्यान में रखा, तो इस नए कण के लिए सबूत गायब हो गए।
- फैसला: पिछले अध्ययन में उन्होंने जो "बम्प" देखा था, वह संभवतः केवल एक सांख्यिकीय संयोग (statistical fluke) या बैकग्राउंड शोर की गलतफहमी थी। अधिक डेटा के साथ, विदेशी Tccˉ(4100)− कण के लिए मामला पुष्ट नहीं हुआ है।
उपमा:
कल्पना कीजिए कि आपको अपने अटारी में एक अजीब सी आवाज सुनाई देती है। आपको लगता है कि यह एक भूत है। आप एक जासूस को बुलाते हैं (पहला अध्ययन), और वे कहते हैं, "हाँ, यह एक भूत जैसा लग रहा है।"
आप एक साल इंतजार करते हैं, बेहतर रिकॉर्डिंग उपकरण प्राप्त करते हैं, और फिर से आवाज रिकॉर्ड करते हैं (यह अध्ययन)। इस बार, जासूस ध्यान से सुनता है और कहता है, "वास्तव में, यह केवल एक ढीली खिड़की से आती हवा की आवाज है। भूत वहां नहीं है।"
दूसरा परिणाम: "आवृत्ति" (Frequency) को मापना
हालांकि उन्हें भूत नहीं मिला, लेकिन उन्होंने कुछ बहुत महत्वपूर्ण मापा: यह क्षय कितनी बार होता है?
उन्होंने ब्रांचिंग फ्रैक्शन (branching fraction) की गणना की।
- उपमा: यदि आपके पास 10,000 B0 मेसॉन का एक बैग है, तो उनमें से कितने इस विशिष्ट तिकड़ी के कणों में टूटेंगे?
- परिणाम: उन्होंने पाया कि हर 10 लाख B0 मेसनों में से लगभग 582 इस तरह से टूटते हैं।
- उन्होंने इस संख्या को उच्च सटीकता के साथ रिपोर्ट किया, जिससे भौतिकविज्ञानी भविष्य के सिद्धांतों के लिए एक ठोस संदर्भ बिंदु प्राप्त कर सकें।
सारांश
- उन्होंने क्या किया: उन्होंने एक विशिष्ट कण के टूटने के अध्ययन के लिए टकराव के डेटा के एक विशाल हिस्से का विश्लेषण किया।
- उन्होंने क्या खोजा: चार क्वार्क्स से बने एक नए, विदेशी कण के प्रमाण।
- उन्होंने क्या पाया: डेटा को ज्ञात, मानक कणों द्वारा पूरी तरह से समझाया गया है। एक पिछले, छोटे अध्ययन में देखे गए विदेशी कण के प्रमाण इस बड़े डेटासेट के साथ पुष्ट नहीं हुए हैं।
- उन्होंने क्या मापा: उन्होंने इस क्षय होने की संभावना को सटीक रूप से मापा, जिससे वैज्ञानिक समुदाय के लिए एक नया मानक नंबर प्राप्त हुआ।
संक्षेप में: वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार के कण की कड़ी तलाश की, लेकिन ब्रह्मांड ने उनसे कहा, "नहीं, इस बार केवल पुराने परिचित ही हैं।" उन्होंने भी इस बात का बहुत सटीक विवरण लिया कि यह घटना कितनी बार होती है।
तकनीकी सारांश: B0→ηc(1S)K+π− क्षय के एम्प्लीट्यूड विश्लेषण का अध्ययन
समस्या और संदर्भ
यह शोध पत्र विलक्षण हैड्रोनिक अवस्थाओं (exotic hadronic states) की खोज को संबोधित करता है, विशेष रूप से वे जो पारंपरिक qqˉ मेसॉन्स और $qqqबैरयॉन्ससेपरेक्वार्कसंरचनाओं,जैसेकिटेट्राक्वार्क(qq\bar{q}\bar{q})सेसंबंधितहैं।पिछलेसैद्धांतिकमॉडलऔरप्रयोगात्मकअवलोकन,जिनमेंT_{cc}(3900)^-औरविभिन्नचारमोनियम−समानअवस्थाएँशामिलहैं,ऐसेकणोंकेअस्तित्वकासुझावदेतेहैं।एकविशिष्टउम्मीदवार,T_{c\bar{c}}(4100)^-,कोB^0 \to \eta_c K^+ \pi^-$ क्षय चैनल के 2018 के LHCb सहयोग विश्लेषण में पहले रिपोर्ट किया गया था। इस अवस्था को ηcπ− में क्षय होने वाले एक आइसोवेक्टर रेजोनेंस के रूप में परिकल्पित किया गया था, जो भारी-क्वार्क स्पिन समरूपता (heavy-quark spin symmetry) के माध्यम से Tcc(3900)− से संबंधित हो सकता है। हालांकि, प्रारंभिक साक्ष्य 4.7 fb−1 के डेटासेट पर आधारित थे। वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य एक काफी बड़े डेटासेट (9 fb−1) का उपयोग करके इस विलक्षण उम्मीदवार के अस्तित्व और गुणों का पुनर्मूल्यांकन करना है, ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या पिछला अवलोकन बढ़ी हुई सांख्यिकीय शक्ति और बेहतर व्यवस्थित नियंत्रण (systematic control) के तहत बना रहता है।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण s=7,8, और $13$ TeV के केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जाओं पर LHCb डिटेक्टर द्वारा एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करता है, जो 9 fb−1 की एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है। अध्ययन B0→ηc(1S)K+π− क्षय श्रृंखला पर केंद्रित है, जहाँ ηc(1S) को प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन युग्म (ηc→ppˉ) के माध्यम से पुनर्गठित (reconstruct) किया जाता है। इस विशिष्ट पुनर्निर्माण मोड को अंतिम अवस्था में केऑन (kaons) और पायोन (pions) के बीच अंतर करने से जुड़ी व्यवस्थित अनिश्चितताओं से बचने के लिए चुना गया था, जो मेसोनिक ηc क्षय मोड का उपयोग करते समय आवश्यक होता है।
विश्लेषण निम्नलिखित चरणों के माध्यम से आगे बढ़ता है:
- उम्मीदवार चयन (Candidate Selection): B0 उम्मीदवारों को ppˉK+π− अंतिम अवस्था में पुनर्गठित किया जाता है। एक किनेमैटिक फिट B0 द्रव्यमान और मूल वर्टेक्स को नियंत्रित करता है। कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को कम करने के लिए एक बूस्टेड डिसीजन ट्री (BDT) एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है, जिसे रन 1 और रन 2 डेटा के लिए अलग-अलग प्रशिक्षित किया गया है।
- यील्ड निष्कर्षण (Yield Extraction): B0→ηcK+π− सिग्नल और नॉर्मलाइजेशन चैनल B0→J/ψK+π− दोनों के सिग्नल यील्ड को निकालने के लिए mppˉK+π− और mppˉ द्रव्यमान वितरणों पर एक द्वि-आयामी विस्तारित अधिकतम-संभावना (maximum-likelihood) फिट किया जाता है। ηc और J/ψ सिग्नलों को विशिष्ट द्रव्यमान खिड़कियों के भीतर अलग किया जाता है।
- डालिट प्लॉट (DP) विश्लेषण: तीन-बॉडी क्षय की गतिशीलता का विश्लेषण de la दालिट प्लॉट पर एक अनबिन्डेड अधिकतम-संभावना फिट का उपयोग करके किया जाता है, जो mK+π−2 और mηcπ−2 के वर्ग जड़ द्रव्यमानों द्वारा परिभाषित है। विश्लेषण ηc मेसॉन की परिमित प्राकृतिक चौड़ाई (finite natural width) को चार-संवेगों (four-momenta) का उपयोग करके ध्यान में रखता है, न कि निश्चित द्रव्यमान मानों का।
- एम्प्लीट्यूड मॉडलिंग (Amplitude Modeling):
- बेसलाइन मॉडल: इसमें केवल ज्ञात K0∗ रेजोनेंस शामिल हैं जो K+π− में क्षय होते हैं (विशेष रूप से K∗(892)0,K∗(1410)0,K0∗(1430)0,K2∗(1430)0,K∗(1680)0, और K0∗(1950)0) और एक नॉन-रेजोनेंट S-वे घटक जो LASS फंक्शन द्वारा मॉडल किया गया है।
- विस्तारित मॉडल: इसमें ηcπ− में क्षय होने वाले Tccˉ(4100)− उम्मीदवार के अनुरूप एक विलक्षण एम्प्लीट्यूड जोड़ा गया है। इस उम्मीदवार का परीक्षण दो क्वांटम संख्या परिकल्पनाओं (JP=0+ और JP=1−) के तहत किया जाता है।
- व्यवस्थित अनिश्चितताएं (Systematic Uncertainties): बैकग्राउंड पैरामीट्राइजेशन, दक्षता मॉडलिंग (efficiency modeling), दालिट प्लॉट सीमा प्रतिबंधों (boundary vetoes), और रेजोनेंस लाइनशेप मापदंडों के विविधताओं सहित व्यवस्थित प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए व्यापक अध्ययन किए गए हैं।
मुख्य परिणाम
- विलक्षण रेजोनेंस खोज: जब बेसलाइन मॉडल में एक विलक्षण Tccˉ(4100)− एम्प्लीट्यूड जोड़ा जाता है, तो फिट की गुणवत्ता में मामूली सुधार होता है। इस योगदान की सांख्यिकीय सार्थकता (statistical significance) व्यवस्थित अनिश्चितताओं को नजरअंदाज करने पर 3.6σ पाई जाती है। हालांकि, जब व्यवस्थित अनिश्चितताओं (विशेष रूप से बैकग्राउंड पैरामीट्राइजेशन और दक्षता मॉडलिंग से संबंधित) को शामिल किया जाता है, तो सार्थकता घटकर 2.5σ हो जाती है। फलस्वरूप, शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि वर्तमान डेटासेट के साथ Tccˉ(4100)− अवस्था के अस्तित्व की पुष्टि नहीं हुई है। JP=1− परिकल्पना को 0+ की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन व्यवस्थित कारकों पर विचार करने के बाद यह भेदभाव सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं है।
- एम्प्लीट्यूड विश्लेषण: डेटा को केवल ज्ञात K0∗ रेजोनेंस वाले बेसलाइन मॉडल द्वारा अच्छी तरह से वर्णित किया गया है। प्रमुख योगदान B0→ηcK∗(892)0 (फिट फ्रैक्शन ≈49%) और B0→ηcK0∗(1430)0 (फिट फ्रैक्शन ≈31%) से है। सभी मध्यवर्ती K0∗ अवस्थाओं के लिए फिट अंश (fit fractions), परिमाण (magnitudes) और फेज़ (phases) को सांख्यिकीय और व्यवस्थित अनिश्चितताओं के साथ रिपोर्ट किया गया है।
- ब्रांचिंग फ्रैक्शन माप: B0→ηc(1S)K+π− के समावेशी ब्रांचिंग फ्रैक्शन को B0→J/ψK+π− नॉर्मलाइजेशन चैनल के सापेक्ष मापा गया है। परिणाम है:
B(B0→ηc(1S)K+π−)=(5.82±0.20 (stat)±0.23 (syst)±0.55 (ext))×10−4
यह मान विश्व औसत और पिछले LHCb माप के अनुरूप है। मध्यवर्ती K0∗ रेजोनेंस के उत्पाद ब्रांचिंग फ्रैक्शन भी प्रदान किए गए हैं।
महत्व (Significance)
शोध पत्र का दावा है कि यह विश्लेषण लगभग दोगुने आकार के डेटासेट का उपयोग करके पिछले LHCb अध्ययन (संदर्भ [20]) का स्थान लेता है। इसकी प्राथमिक सार्थकता Tccˉ(4100)− उम्मीदवार के कठोर पुनर्मूल्यांकन में निहित है। जबकि पिछले विश्लेषण ने इस विलक्षण अवस्था के प्रमाण की रिपोर्ट की थी, वर्तमान, बड़े डेटासेट में व्यवस्थित अनिश्चितताओं को ठीक से ध्यान में रखने पर इसके अस्तित्व की पुष्टि नहीं होती है। परिणाम बताते हैं कि ηcπ− प्रणाली में देखे गए संरचनाओं को ज्ञात K0∗ रेजोनेंस और उनके हस्तक्षेप (interferences) द्वारा पर्याप्त रूप से वर्णित किया जा सकता है, जिसके लिए विलक्षण टेट्राक्वार्क व्याख्या की आवश्यकता नहीं है। इसके अतिरिक्त, यह पत्र इस क्षय मोड के लिए समावेशी ब्रांचिंग फ्रैक्शन का अब तक का सबसे सटीक माप प्रदान करता है और K0∗ योगदानों का विस्तृत विवरण देता है, जो समान क्षय चैनलों में विलक्षण हैड्रोन की भविष्य की खोजों के लिए एक बेंचमार्क के रूप में कार्य करता है।
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