Branching fraction measurement of the Λ→pμ−νμ decay
LHCb प्रयोग के 13 TeV प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने Λ→pμ−νμ क्षय के ब्रांचिंग अंश (branching fraction) को पिछले परिणामों की तुलना में दोगुनी सटीकता के साथ मापा, जो मानक मॉडल (Standard Model) के अनुमानों के अनुरूप पाया गया और s→u संक्रमणों में लेप्टॉन फ्लेवर यूनिवर्सलिटी (lepton flavour universality) का एक कड़ा परीक्षण प्रदान करता 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. 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, 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. 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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, H. 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. L. 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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कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, अराजक डांस फ्लोर है जहाँ कण लगातार एक-दूसरे से टकरा रहे हैं, टूट रहे हैं और फिर से बन रहे हैं। CERN में LHCb प्रयोग इस डांस फ्लोर को देख रहे एक सुपर-पावर्ड सुरक्षा कैमरा सिस्टम की तरह है, जो सबसे दुर्लभ और असामान्य मूव्स (चालों) को पकड़ने की कोशिश कर रहा है।
यह पेपर एक विशिष्ट, दुर्लभ डांस मूव के बारे में है जिसे लैम्ब्डा बैरियन (मान लीजिए हम उसे "लैम्ब्डा" कहते हैं) नामक एक कण द्वारा किया जाता है। आमतौर पर, जब लैम्ब्डा नाचता है, तो वह एक प्रोटॉन और एक पायोन (एक प्रकार का कण) में विभाजित हो जाता है। लेकिन कभी-कभी, एक बहुत ही दुर्लभ मोड़ के साथ, वह एक प्रोटॉन, एक म्यूऑन (इलेक्ट्रॉन का एक भारी चचेरा भाई), और एक भूतिया, अदृश्य कण जिसे न्यूट्रिनो कहा जाता है, में विभाजित हो जाता है।
यहाँ वैज्ञानिकों ने इस दुर्लभ मूव को कैसे पकड़ा, इसकी कहानी सरल शब्दों में दी गई है:
1. बड़ा सवाल: क्या ब्रह्मांड निष्पक्ष है?
स्टैंडर्ड मॉडल (भौतिकी की नियम पुस्तिका) में, एक सिद्धांत है जिसे लेप्टोन फ्लेवर यूनिवर्सैलिटी कहा जाता है। इसे एक नियम के रूप में सोचें जो कहता है: "ब्रह्मांड सभी इलेक्ट्रॉन जैसे कणों के साथ बिल्कुल समान व्यवहार करता है, चाहे उनका वजन कुछ भी हो।"
चाहे कोई कण हल्के इलेक्ट्रॉन के साथ इंटरैक्ट करे या भारी म्यूऑन के साथ, वजन के अंतर को ध्यान में रखते हुए, संभावनाएँ समान होनी चाहिए। हालाँकि, हाल के प्रयोगों ने संकेत दिया है कि ब्रह्मांड शायद धोखाधड़ी कर रहा है—भारी म्यूऑन्स के साथ हल्के इलेक्ट्रॉन्स की तुलना में अलग व्यवहार कर रहा है। यह पेपर जाँच रहा है कि क्या लैम्ब्डा निष्पक्ष खेल रहा है या वह नियमों को तोड़ रहा है।
2. चुनौती: घास के ढेर में सुई ढूँढना
वैज्ञानिक यह गिनना चाहते थे कि लैम्ब्डा कितनी बार इस दुर्लभ "म्यूऑन डांस" (Λ→pμ−νμ) को करता है।
- समस्या: यह अविश्वसनीय रूप से दुर्लभ है। हर उस बार के लिए जब लैम्ब्डा सामान्य डांस करता है (प्रोटॉन और पायोन में विभाजित होता है), वह केवल लगभग 150 बार इस "म्यूऑन डांस" को करता है।
- शोर (Noise): LHCb डिटेक्टर अरबों टकरावों को देखता है। इनमें से अधिकांश केवल बैकग्राउंड शोर हैं—चलते हुए यादृच्छिक कण जो उस डांस जैसा दिखते हैं लेकिन वास्तव में नहीं हैं। यह एक रॉक कॉन्सर्ट में एक एकल फुसफुसाहट को सुनने की कोशिश करने जैसा है।
3. रणनीति: "कंट्रोल ग्रुप" वाली ट्रिक
इस दुर्लभ म्यूऑन डांस को सटीक रूप से गिनने के लिए, वैज्ञानिकों ने केवल दुर्लभ वाले ही नहीं गिने; उन्होंने सामान्य वाले भी गिने।
- सामान्य डांस (Λ→pπ−): उन्होंने गिना कि लैम्ब्डा कितनी बार सामान्य, उबाऊ डांस करता है। वे इस डांस की सटीक आवृत्ति को पिछले अध्ययनों से जानते थे।
- अनुपात (Ratio): दुर्लभ डांसों की संख्या को सामान्य डांसों से तुलना करके, वे इस बात की सटीक गणना कर सके कि दुर्लभ वाला घटना कितनी संभावित है। यह ऐसा ही है जैसे यदि आप जानना चाहते हैं कि एक शहर में कितने लोग एक विशिष्ट दुर्लभ फल खाते हैं, तो आप केवल दुर्लभ फल खाने वालों को नहीं गिनेंगे। आप यह गिनेंगे कि कितने लोग सेब (सामान्य) खाते हैं और कितने लोग दुर्लभ फल खाते हैं, फिर आबादी के अनुपात का उपयोग करके उत्तर तक पहुँचेंगे।
4. जासूसी कार्य: भूत को पकड़ना
सबसे कठिन हिस्सा यह था कि न्यूट्रिनो (भूतिया कण) अदृश्य है। यह डिटेक्टर में कोई निशान नहीं छोड़ता।
- गायब टुकड़ा: कल्पना कीजिए कि आप एक प्रोटॉन और एक म्यूऑन को दूर जाते हुए देखते हैं। आप जानते हैं कि वे लैम्ब्डा से आए थे, लेकिन आपको नहीं पता कि न्यूट्रिनो कहाँ गया।
- गणितीय ट्रिक: वैज्ञानिकों ने भौतिकी के नियमों (संवेग संरक्षण/conservation of momentum) का उपयोग एक पहेली सुलझाने वाले की तरह किया। वे जानते थे कि लैम्ब्डा किस दिशा में उड़ रहा था। प्रोटॉन और म्यूऑन को मापकर, वे गणितीय रूप से गणना कर सके कि "गायब" न्यूट्रिनो को समीकरण को संतुलित करने के लिए कहाँ जाना ही चाहिए था।
- फ़िल्टर: उन्होंने एक डिजिटल छलनी बनाई। यदि गणित मेल नहीं खाता था (यानी कण लैम्ब्डा के क्षय से नहीं आए थे), तो उन्होंने डेटा को बाहर निकाल दिया। इसने "नकली" डांसों को फ़िल्टर कर दिया और उनके पास वास्तविक डांस बच गए।
5. परिणाम: एक परफेक्ट स्कोर
5.4 वर्षों के डेटा (सूचना की एक विशाल मात्रा) का विश्लेषण करने के बाद, उन्होंने पाया:
- आवृत्ति (Frequency): उन्होंने पुष्टि की कि इस दुर्लभ डांस का ब्रांचिंग फ्रैक्शन (संभावना) 1.46×10−4 है। इसका मतलब है कि हर 7,000 लैम्ब्डा में से लगभग 1 यह विशिष्ट मूव करता है।
- सटीकता (Precision): यह पिछले सर्वोत्तम माप से दोगुना सटीक है। उन्होंने अपने कैमरे के फोकस को काफी तेज कर दिया।
- निष्पक्षता पर फैसला: जब उन्होंने म्यूऑन डांस की तुलना इलेक्ट्रॉन डांस से की, तो अनुपात 0.175 था।
- स्टैंडर्ड मॉडल का अनुमान: 0.153 (कुछ सैद्धांतिक गुंजाइश के साथ)।
- लैटिस QCD भविष्यवाणी (एक सुपर-एडवांस्ड कंप्यूटर सिमुलेशन): 0.1735।
- परिणाम: उनका माप (0.175) उन्नत कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ लगभग पूरी तरह से मेल खाता है।
मुख्य निष्कर्ष (The Takeaway)
यह पेपर स्टैंडर्ड मॉडल की जीत है। यह कहता है, "अब तक, ब्रह्मांड अभी भी निष्पक्ष खेल रहा है।" भारी म्यूऑन्स और हल्के इलेक्ट्रॉन्स के साथ बिल्कुल वैसा ही व्यवहार किया जा रहा है जैसा कि नियम पुस्तिका भविष्यवाणी करती है।
हालाँकि यह सुनने में ऐसा लग सकता है कि "कोई नई भौतिकी नहीं मिली," लेकिन कण भौतिकी की दुनिया में, सटीकता ही सब कुछ है। यह साबित करके कि ब्रह्मांड अभी भी इतनी उच्च सटीकता के साथ निष्पक्ष है, वे उन सिद्धांतों पर लगाम लगा रहे हैं जिन्होंने भविष्यवाणी की थी कि ब्रह्मांड अनुचित था। वे एक सख्त सीमा निर्धारित कर रहे हैं, भविष्य के भौतिकविदों को बता रहे हैं: "यदि आप नई भौतिकी खोजना चाहते हैं, तो आपको और भी कड़ी मेहनत करनी होगी, क्योंकि पुराने नियम पहले से कहीं अधिक मजबूती से कायम हैं।"
संक्षेप में: LHCb टीम ने एक विशाल कण कैमरे और कुछ चतुर गणित का उपयोग करके यह सिद्ध किया कि लैम्ब्डा नामक एक उप-परमाणु कण बिल्कुल वैसा ही व्यवहार कर रहा है जैसा कि ब्रह्मांड की नियम पुस्तिका कहती है, भले ही वह अपना सबसे दुर्लभ और अदृश्य डांस कर रहा हो।
यहाँ LHCb के शोध पत्र CERN-EP-2025-223, जिसका शीर्षक "Λ→pμ−νμ क्षय के ब्रांचिंग फ्रैक्शन का मापन" है, का विस्तृत तकनीकी सारांश दिया गया है।
1. समस्या और प्रेरणा
यह शोध पत्र स्ट्रेंज क्वार्क्स (s→u) से जुड़े चार्ज्ड-करेंट ट्रांजिशन में लेप्टोन फ्लेवर यूनिवर्सलिटी (LFU) के सटीक परीक्षणों की आवश्यकता को संबोधित करता है। जबकि b→c ट्रांजिशन में LFU उल्लंघन के संकेत मिले हैं, सेमीलेप्टोनिक हाइपरॉन क्षय (SHDs) का क्षेत्र प्रयोगात्मक रूप से कम खोजा गया है, बावजूद इसके कि यह सैद्धांतिक रूप से अत्यंत स्पष्ट है।
- भौतिक लक्ष्य: Λ→pμ−νμ के दुर्लभ क्षय के ब्रांचिंग फ्रैक्शन को उच्च सटीकता के साथ मापना और इलेक्ट्रॉन मोड (Λ→pe−νˉe) के साथ इसकी तुलना करके अनुपात Rμe=Γ(Λ→pμ−νˉμ)/Γ(Λ→pe−νˉe) के लिए स्टैंडर्ड मॉडल (SM) के पूर्वानुमान का परीक्षण करना।
- सैद्धांतिक संदर्भ: SHDs, BSM (बियॉन्ड-द-स्टैंडर्ड-मॉडल) स्केलर और टेंसर ऑपरेटर्स के लिए संवेदनशील प्रोब हैं। क्षय दर SU(3) फ्लेवर सिमेट्री ब्रेकिंग पैरामीटर δ पर निर्भर करती है। Rμe के लिए सैद्धांतिक पूर्वानुमान स्वच्छ हैं, जो जटिल फॉर्म-फैक्टर इनपुट के बजाय मुख्य रूप से काइनेटिक मास डिफरेंस पर आधारित हैं।
- CKM यूनिटैरिटी: इस क्षय का सटीक मापन ∣Vus∣ CKM मैट्रिक्स एलिमेंट के स्वतंत्र निष्कर्षण की अनुमति देता है, जो CKM के पहले रो की यूनिटैरिटी (∣Vud∣2+∣Vus∣2+∣Vub∣2=1) के परीक्षण के लिए महत्वपूर्ण है, जो वर्तमान में "कैबों एंगल विसंगति" (Cabibbo angle anomaly) के अधीन है।
2. कार्यप्रणाली
डेटा सैंपल:
- प्रयोग: CERN में LHCb डिटेक्टर।
- डेटासेट: 2016 और 2018 (Run 2) के बीच s=13 TeV पर एकत्रित प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव।
- एकीकृत ल्युमिनोसिटी (Integrated Luminosity): 5.4 fb−1।
विश्लेषण रणनीति:
मापन को व्यवस्थित अनिश्चितताओं (systematic uncertainties) को रद्द करने के लिए एक सुस्थापित नॉर्मलाइजेशन चैनल Λ→pπ− के सापेक्ष एक अनुपात के रूप में किया जाता है।
B(Λ→pμ−νμ)=B(Λ→pπ−)×ϵΛ→pμνϵΛ→pπ×NΛ→pπNΛ→pμν
प्रमुख तकनीकी चुनौतियाँ और समाधान:
बैकग्राउंड सप्रेशन (Background Suppression): प्रमुख बैकग्राउंड Λ→pπ− क्षय से उत्पन्न होता है जहाँ पायोन इन-फ्लाइट डिके (π−→μ−νˉμ) होता है और एक सिग्नल मयून के रूप में गलत पहचाना जाता है।
- काइनेटिक रिकंस्ट्रक्शन: चूंकि न्यूट्रिनो का पता नहीं लगाया जा सकता, इसलिए विश्लेषण Λ के फ्लाइट डायरेक्शन (प्राइमरी और सेकेंडरी वर्टेक्स द्वारा परिभाषित) का उपयोग करके मिसिंग मोमेंटम को रिकंस्ट्रक्ट करता है।
- वेरिएबल 1: अनुदैर्ध्य न्यूट्रिनो मोमेंटम (pL(νμ)): Λ मास कंस्ट्रेंट लागू करके प्राप्त किया गया। सिग्नल उम्मीदवार वास्तविक, धनात्मक समाधान देते हैं, जबकि कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड अक्सर इस काइनेटिक कंस्ट्रेंट में विफल रहता है।
- वेरिएबल 2: करेक्टेड मास (mCorr(pπ)): उन पायॉन्स के लिए जो वेलो (VELO) के बाहर डिके होते हैं, मोमेंटम को प्राइमरी वर्टेक्स की ओर पॉइंट करने के लिए सुधारा जाता है। यह वेरिएबल बैकग्राउंड के लिए Λ मास पर पीक करता है लेकिन सिग्नल के लिए शिफ्ट हो जाता है।
- वर्गीकरण: बैकग्राउंड को पायोन के डिके पॉइंट (VELO के अंदर या बाहर) के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है ताकि विशिष्ट काइनेटिक कट्स लागू किए जा सकें।
सिलेक्शन और फिटिंग:
- ट्रिगर: विश्लेषण उन कणों द्वारा ट्रिगर किए गए उम्मीदवारों का चयन करता है जो सिग्नल के अलावा अन्य (TIS - Trigger Independent of Signal) हैं, ताकि सिग्नल और नॉर्मलाइजेशन मोड के बीच ट्रिगर एफिशिएंसी निरंतरता सुनिश्चित की जा सके।
- फिट मॉडल: mCorr(pπ) बनाम m(pπ) के 2D प्लेन में एक बिन्ड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट किया जाता है।
- टेम्प्लेट्स: सिग्नल और बैकग्राउंड शेप्स सिमुलेशन (Pythia/EvtGen/Geant4) से प्राप्त की जाती हैं और PID, ट्रैकिंग, और ट्रिगर एफिशिएंसी के लिए डेटा-ड्रिवन कैलिब्रेशन सैंपल्स (sPlot तकनीक) का उपयोग करके सुधारी जाती हैं।
एफिशिएंसी करेक्शन:
- PID, ट्रैकिंग, और ट्रिगर एफिशिएंसी के लिए करेक्शन PIDCalib2, TrackCalib2 जैसे कैलिब्रेशन टूल्स का उपयोग करके लागू किए जाते हैं।
- सिमुलेशन सैंपल्स को Λ के ट्रांसवर्स मोमेंटम (pT) और स्यूडो-रैपिडिटी (η) में डेटा वितरण से मेल खाने के लिए रीवेट किया जाता है।
3. प्रमुख योगदान
- प्रथम LHCb मापन: यह LHC में हाइपरॉन क्षय में LFU का पहला अध्ययन है।
- परिशुद्धता सुधार: यह मापन पिछले सर्वश्रेष्ठ मापन (BESIII, 2021) की तुलना में Λ→pμ−νμ के ब्रांचिंग फ्रैक्शन की परिशुद्धता को दोगुना कर देता है।
- मजबूत बैकग्राउंड हैंडलिंग: pL(νμ) और mCorr वेरिएबल्स का विकास सिग्नल को प्रमुख Λ→pπ− (पायोन-इन-फ्लाइट) बैकग्राउंड से प्रभावी ढंग से अलग करने की अनुमति देता है, जो प्रीसेलेक्टेड सैंपल का ~60% हिस्सा है।
- सिस्टमैटिक कंट्रोल: TIS ट्रिगर्स और कॉमन काइनेटिक सिलेक्शन के साथ अनुपात विधि का उपयोग करके, अधिकांश व्यवस्थित अनिश्चितताएं (ट्रैकिंग, PID, ट्रिगर) काफी हद तक रद्द हो जाती हैं।
4. परिणाम
ब्रांचिंग फ्रैक्शन:
मापा गया ब्रांचिंग फ्रैक्शन है:
B(Λ→pμ−νμ)=(1.462±0.016stat±0.100syst±0.011norm)×10−4
- कुल अनिश्चितता: ≈6.9%.
- तुलना: BESIII के (1.48±0.21)×10−4 परिणाम के अनुरूप है, लेकिन काफी कम अनिश्चितता के साथ।
लेप्टोन फ्लेवर यूनिवर्सलिटी टेस्ट:
इलेक्ट्रॉन मोड B(Λ→pe−νˉe)=(8.34±0.14)×10−4 के विश्व औसत का उपयोग करते हुए, प्रयोगात्मक अनुपात है:
Rμeexp=0.175±0.012
- थ्योरी के साथ तुलना:
- 1.5σ के भीतर NLO SM प्रेडिक्शन (0.153±0.008) के अनुरूप है।
- 0.1σ के भीतर हालिया लैटिस QCD प्रेडिक्शन (0.1735±0.0098) के अनुरूप है।
- 0.95σ के भीतर अधिक सटीक लैटिस परिणाम (0.16638±0.00020) के अनुरूप है।
CKM एलिमेंट ∣Vus∣:
लैटिस QCD फॉर्म-फैक्टर्स का उपयोग करके ∣Vus∣ निकालना:
- कंजर्वेटिव इनपुट: ∣Vus∣=0.235±0.016
- अल्टरनेटिव इनपुट: ∣Vus∣=0.2459±0.0085
दोनों मान CKM यूनिटैरिटी बाधाओं के अनुरूप हैं, जो "कैबों एंगल विसंगति" के लिए एक स्वतंत्र जांच प्रदान करते हैं।
5. महत्वता
- SM का सत्यापन: यह परिणाम s→u ट्रांजिशन में लेप्टोन फ्लेवर यूनिवर्सलिटी की पुष्टि करता है, जो हाइपरॉन क्षय में स्केलर या टेंसर करंट वाले नए भौतिकी (New Physics) परिदृश्यों पर कड़े प्रतिबंध लगाता है।
- पूरकता: यह मापन बैरियोनिक क्षय से प्राप्त ∣Vus∣ के लिए एक महत्वपूर्ण स्वतंत्र बाधा प्रदान करता है, जो कौऑन क्षय (Kℓ3 और Kμ2) से प्राप्त मापन का पूरक है। यह विभिन्न ∣Vus∣ निर्धारण विधियों के बीच वर्तमान 3σ तनाव को देखते हुए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
- प्रयोगात्मक बेंचमार्क: यह विश्लेषण उन्नत काइनेटिक रिकंस्ट्रक्शन और बैकग्राउंड सप्रेशन तकनीकों के माध्यम से LHC में हैड्रोनिक वातावरण की चुनौतियों पर काबू पाते हुए, दुर्लभ स्ट्रेंज-हैड्रॉन क्षय के उच्च-परिशुद्धता मापन करने की LHCb प्रयोग की क्षमता को प्रदर्शित करता है।
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