Measurement of CP asymmetries in B0→Ds−D+ and Bs0→Ds+D− decays
LHCb प्रयोग के 9 fb−1 प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र Bs0→Ds+D− क्षय (decays) में CP विषमता (asymmetry) का पहला मापन और B0→Ds−D+ क्षय के लिए अब तक का सबसे सटीक मापन प्रस्तुत करता है, जिसमें दोनों परिणाम CP समरूपता (symmetry) के अनुरूप हैं।
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, M. Akthar, 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, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, J. Bhom, 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, V. Bocharnikov, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, A. Boldyrev, C. 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, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, D. H. Campora Perez, 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, 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, C. Feng, 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, 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, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, 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, 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. J. 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. Heyn, 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, R. Kolb, 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. 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, S. Lyu, 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, R. Mocanu, 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. 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, L. Palini, 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. 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, J. Shen, 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, 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, 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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ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, उच्च-गति वाले रेसट्रैक के रूप में करें जहाँ कण प्रकाश की गति के करीब दौड़ रहे हैं। LHCb प्रयोग (जो स्विट्जरलैंड में स्थित विशाल CERN लैब का हिस्सा है) में वैज्ञानिक किसी ब्रह्मांडीय रहस्य को सुलझाने वाले जासूसों की तरह हैं: ब्रह्मांड पदार्थ (matter) को प्रति-पदार्थ (antimatter) के ऊपर प्राथमिकता क्यों देता है?
एक आदर्श, सममित दुनिया में, यदि आप एक कण बनाते हैं, तो आपको उसका "प्रति-जुड़वां" (antimatter) भी बनाना चाहिए, और उन्हें विपरीत आवेश (charges) के साथ बिल्कुल एक जैसा व्यवहार करना चाहिए। इसे CP सममिति (CP Symmetry) कहा जाता है। यदि यह सममिति पूरी तरह से सत्य होती, तो बिग बैंग ने समान मात्रा में पदार्थ और प्रति-पदार्थ बनाया होता, जो एक-दूसरे को तुरंत नष्ट कर देते, जिससे केवल प्रकाश बचता। लेकिन हम यहाँ मौजूद हैं, जिसका स्पष्ट अर्थ है कि कुछ चीज़ ने इस सममिति को तोड़ दिया है।
यह शोध पत्र इस बारे में है कि LHCb टीम दो प्रकार के भारी कणों, जिन्हें B-मेसॉन (B0 और Bs0 विशेष रूप से) कहा जाता है, का उपयोग करके उस सममिति में एक बहुत ही विशिष्ट "दरार" को माप रही है।
पात्रों का परिचय
इन B-मेसॉन्स को अस्थिर, भारी "माता-पिता" के रूप में सोचें जो हल्के "बच्चों" में टूट जाते (decay)।
- माता-पिता: B0 और Bs0 मेसॉन।
- बच्चे: "चार्म" मेसॉन्स (Ds और D) के जोड़े।
- रहस्य: जब एक माता-पिता टूटता है, तो क्या वह अपने प्रति-पदार्थ जुड़वां के विपरीत बच्चों में टूटने के व्यवहार के बिल्कुल समान होता है?
प्रयोग: एक ब्रह्मांडीय सिक्का उछालना
वैज्ञानिकों ने 9 "इन्वर्स फेमटोबार्न" (inverse femtobarns) के टकरावों से डेटा एकत्र किया। इसे समझने के लिए, कल्पना करें कि उन्होंने LHC एक्सेलेरेटर में इन खरबों कण टकरावों को होते हुए देखा।
उन्होंने दो विशिष्ट क्षय (decay) परिदृश्यों को देखा:
- परिदृश्य A: एक B0 मेसॉन, Ds− और D+ में टूट जाता है।
- परिदृश्य B: एक Bs0 मेसॉन, Ds+ और D− में टूट जाता है।
इसके बाद उन्होंने "दर्पण छवि" वाले आयोजनों की तुलना की जहाँ आवेश (charges) उलट दिए गए थे (प्रति-पदार्थ संस्करण)। उन्होंने गिना कि प्रत्येक कितनी बार हुआ।
उपमा: एक पक्षपाती सिक्का
कल्पना करें कि आपके पास दो सिक्के हैं।
- सिक्का 1 (B0): आप इसे 43,000 बार उछालते हैं। आप गिनते हैं कि यह कितनी बार "हेड्स" (पदार्थ क्षय) बनाम "टेल्स" (प्रति-पदार्थ क्षय) पर आता है।
- सिक्का 2 (Bs0): आप इसे 430 बार उछालते हैं। आप वही गिनती करते हैं।
यदि ब्रह्मांड पूरी तरह से निष्पक्ष है, तो सिक्के 50/50 परिणाम देंगे। यदि कोई पक्षपात (CP violation) है, तो एक तरफ थोड़ा अधिक परिणाम आएगा।
परिणाम: उन्हें क्या मिला?
1. "उबाऊ" सिक्का (B0):
क्षय के पहले प्रकार के लिए, वैज्ञानिकों ने पाया कि सिक्का पूरी तरह से निष्पक्ष था।
- परिणाम: पदार्थ और प्रति-पदार्थ क्षय के बीच का अंतर लगभग शून्य (0.0009) था।
- महत्व: यह इस विशिष्ट सिक्के के उछाल का अब तक का सबसे सटीक माप है। यह पुष्टि करता है कि इस विशिष्ट प्रक्रिया के लिए, ब्रह्मांड सममिति के नियमों का पालन करता है। यह एक सिक्के को 43,000 बार जाँचने जैसा है और यह पाना कि वह बिल्कुल भी पक्षपाती नहीं है।
2. "रोमांचक" सिक्का (Bs0):
दूसरे प्रकार के क्षय के लिए, यह पहली बार है जब किसी ने इस सिक्के को मापा है।
- परिणाम: उन्होंने एक छोटा सा झुकाव पाया! पदार्थ वाला संस्करण प्रति-पदार्थ संस्करण की तुलना में लगभग 10% अधिक बार हुआ (0.103)।
- सावधानी: हालांकि कण भौतिकी (particle physics) में 10% बहुत बड़ा लग सकता है, लेकिन उनके माप में "लहर" (अनिश्चितता) लगभग 5% थी। इसलिए, हालांकि यह एक पक्षपात जैसा दिखता है, लेकिन यह अभी इतना सांख्यिकीय रूप से मजबूत नहीं है कि यह कहा जा सके, "आहा! हमें भौतिकी का नया नियम मिल गया!" यह 'स्टैंडर्ड मॉडल' की भविष्यवाणी के अनुरूप है कि यह सिक्का थोड़ा पक्षपाती हो सकता है, लेकिन हमें सुनिश्चित होने के लिए और अधिक उछालों (डेटा) की आवश्यकता है।
यह क्यों मायने रखता है?
मान लीजिए कि 'स्टैंडर्ड मॉडल' (भौतिकी का हमारा वर्तमान सर्वोत्तम सिद्धांत) एक मानचित्र है।
- "उबाऊ" परिणाम पुष्टि करता है कि मानचित्र उस क्षेत्र के लिए सटीक है।
- "रोमांचक" परिणाम मानचित्र पर एक छोटा सा धब्बा है। यह यह साबित नहीं करता कि मानचित्र गलत है, लेकिन यह एक ऐसी जगह है जहाँ हम और करीब से देखने पर "नई भौतिकी" (जैसे डार्क मैटर या अतिरिक्त आयाम) का एक छिपा हुआ रास्ता पा सकते हैं।
"शोर" (Noise) की समस्या
इस प्रयोग का सबसे कठिन हिस्सा "शोर" से निपटना था।
- डिटेक्टर का पक्षपात: LHCb मशीन स्वयं सकारात्मक कणों को पकड़ने में नकारात्मक कणों की तुलना में थोड़ी बेहतर हो सकती है (जैसे एक जाल जिसमें एक तरफ का छेद दूसरी तरफ से थोड़ा बड़ा हो)।
- उत्पादन का पक्षपात (Production Bias): मशीन स्वाभाविक रूप से B0 कणों को Bs0 कणों की तुलना में अधिक बना सकती है।
वैज्ञानिकों को एक कुशल लेखाकार (accountant) की तरह काम करना पड़ा, ताकि वे इन सभी "मशीनी त्रुटियों" और "उत्पादन की विचित्रताओं" को घटाकर वास्तविक भौतिक अंतर को खोज सकें। उन्होंने यह सुनिश्चित करने के लिए कि उनके अंतिम अंक शुद्ध हैं, कैलिब्रेशन डेटा (जैसे ज्ञात वस्तुओं के साथ जाल का परीक्षण करना) का उपयोग किया।
निचोड़
यह शोध पत्र सटीकता की एक विजय है।
- उन्होंने पुष्टि की कि B-मेसॉन के एक प्रकार का क्षय पूरी तरह से सममित है (कोई आश्चर्य नहीं, लेकिन एक बहुत ही सटीक जाँच)।
- उन्होंने Bs0 क्षय में CP विषमता (asymmetry) का पहला माप लिया।
- उन्हें विषमता का एक संकेत (10%) मिला, लेकिन यह अभी "नया भौतिकी" का निर्णायक प्रमाण (smoking gun) नहीं है।
यह एक पूर्ण दर्पण पर एक छोटे से खरोंच को खोजने जैसा है। इसका मतलब यह नहीं है कि दर्पण टूटा हुआ है, लेकिन यह हमें ठीक से बताता है कि यदि हम ब्रह्मांड की नींव में दरार खोजना चाहते हैं तो हमें कहाँ देखना चाहिए। LHCb टीम अब और अधिक डेटा एकत्र करने के लिए तैयार है ताकि यह देखा जा सके कि वह 10% का झुकाव नई भौतिकी की एक विशाल लहर में बदल जाता है या एक छोटी सी लहर बनकर रह जाता है।
यह LHCb सहयोग द्वारा लिखित शोध पत्र "B0→Ds−D+ और Bs0→Ds+D− क्षय (decays) में CP विषमताओं (asymmetries) का मापन" का एक विस्तृत तकनीकी सारांश है।
1. समस्या और प्रेरणा
हैड्रोनिक B मेसॉन क्षय में CP उल्लंघन (CP violation) का अध्ययन कैबैबो-कोमोसाकी-तोमागावा (CKM) प्रतिमान के भीतर मानक मॉडल (SM) के भीतर एक महत्वपूर्ण परीक्षण है और 'बियॉन्ड स्टैंडर्ड मॉडल' (BSM) भौतिकी के लिए एक संवेदनशील जांच है।
- भौतिक संदर्भ: B0→Ds−D+ और Bs0→Ds+D− क्षय क्रमशः b→ccˉd और b→ccˉs संक्रमणों द्वारा संचालित होते हैं। ये प्रक्रियाएं CKM कोणों β और βs को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
- सैद्धांतिक चुनौती: इन कोणों के सटीक निर्धारण के लिए क्षय आयामों (decay amplitudes) में उप-प्रमुख लूप-स्तरीय योगदानों (पेंगुइन आरेख/penguin diagrams) को नियंत्रित करना आवश्यक है। इन विशिष्ट चैनलों में समय-एकीकृत (time-integrated) CP विषमता मापन इन लूप योगदानों पर प्रतिबंध लगाते हैं।
- अंतराल (The Gap): इस कार्य से पूर्व, B0→Ds−D+ के लिए CP विषमता को केवल बेले (Belle) सहयोग द्वारा सीमित सटीकता के साथ (−0.01±0.02) मापा गया था, और Bs0→Ds+D− के लिए विषमता को कभी नहीं मापा गया था। सैद्धांतिक भविष्यवाणियां बताती हैं कि B0 विषमता बहुत कम है, जबकि Bs0 विषमता 18% जितनी बड़ी हो सकती है।
2. कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण s=7,8, और $13$ TeV की केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जाओं पर LHCb प्रयोग द्वारा एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव डेटा का उपयोग करता है, जो 9 fb−1 की कुल एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है।
डेटा चयन और पुनर्निर्माण (Data Selection and Reconstruction)
- क्षय चैनल: दोनों चार्म मेसॉन (charm mesons) आवेशित तीन-शरीर (three-body) कैबैबो-अनुकूल क्षय में पुनर्निर्मित किए जाते हैं:
- Ds−→K−K+π−
- D+→K−π+π+
- उम्मीदवार चयन (Candidate Selection): कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को दबाने के लिए सिमुलेटेड सिग्नल घटनाओं और डेटा साइडबैंड्स पर प्रशिक्षित एक मल्टीवेरिएट क्लासिफायर (मल्टीलेयर पर्सेप्ट्रॉन, MLP) का उपयोग किया जाता है। यह चयन ~80% सिग्नल को बनाए रखता है जबकि >90% बैकग्राउंड को हटा देता है।
- उपज (Yields): इनवेरिएंट मास वितरणों के फिट से प्राप्त होता है:
- N(B0→Ds−D+)=(43.0±0.2)×103
- N(Bs0→Ds+D−)=(0.43±0.02)×103
विषमता मापन ढांचा (Asymmetry Measurement Framework)
भौतिक CP विषमता (ACP) को निकालने के लिए कच्चे विषमता (Araw) को डिटेक्शन और प्रोडक्शन विषमताओं के लिए सुधारा जाता है:
Araw=ACP+Adet+Aprod
- कच्ची विषमता (Araw): कण और प्रति-कण (antiparticle) क्षय की उपज के अंतर से गणना की जाती है।
- डिटेक्शन विषमता (Adet): यह ट्रैकिंग, पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID), और ट्रिगर में आवेश-निर्भर दक्षताओं (charge-dependent efficiencies) से उत्पन्न होती है।
- इसे ट्रैकिंग (AKπ), PID (APID), और ट्रिगर (Atrigger) घटकों में विभाजित किया गया है।
- इसे कंट्रोल सैंपल्स का उपयोग करके कैलिब्रेट किया जाता है: D+→K−π+π+, D+→KS0π+, और D∗+→D0(K−π+)π+।
- मुख्य मान: AKπ=−0.0126±0.0019, APID=0.0003±0.0011, Atrigger=0.0002±0.0017।
- प्रोडक्शन विषमता (Aprod):
- Bs0 के लिए, अपने जीवनकाल के सापेक्ष तीव्र दोलन (rapid oscillation) के कारण प्रभावी उत्पादन विषमता नगण्य है।
- B0 के लिए, उत्पादन विषमता को B0→J/ψK∗0 क्षय का उपयोग करके मापा जाता है और दोलन तनुकरण (oscillation dilution, κ=0.449) के लिए सुधारा जाता है। परिणामी प्रभावी विषमता Aprod(B0)=0.0011±0.0007 है।
सांख्यिकीय विश्लेषण (Statistical Analysis)
दोनों क्षय मोड के लिए इनवेरिएंट मास वितरणों (m(Ds∓D±)) पर एक बिन्ड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट (binned maximum-likelihood fit) एक साथ किया जाता है। सिग्नल आकार को असममित पूंछों (asymmetric tails) वाले द्विभाजित गाऊसी (bifurcated Gaussian) द्वारा मॉडल किया जाता है, जबकि बैकग्राउंड को एक एक्सपोनेंशियल वितरण द्वारा मॉडल किया जाता है। आंशिक रूप से पुनर्निर्मित क्षय (जैसे, B0→Ds∗−D+) को अलग घटकों के रूप में शामिल किया गया है।
3. प्रमुख योगदान
- ACP(Bs0→Ds+D−) का प्रथम मापन: यह शोध पत्र Bs0→Ds+D− चैनल में CP विषमता का विश्व का पहला मापन प्रस्तुत करता है।
- परिशुद्धता में सुधार: ACP(B0→Ds−D+) का मापन मौजूदा विश्व के सर्वश्रेष्ठ मापन (बेले से) की तुलना में सटीकता को तीन गुना से अधिक सुधारता है।
- व्यापक व्यवस्थित नियंत्रण (Systematic Control): यह विश्लेषण कई अंशांकन (calibration) चैनलों और सिग्नल एवं अंशांकन किनेमैटिक्स को मिलाने के लिए किनेमैटिक रीवेटिंग तकनीकों (ग्रेडिएंट बूस्टेड रीवेटिंग) का उपयोग करके आवेश-निर्भर डिटेक्शन बायस को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करता है।
- वैश्विक स्थिरता जाँच: सुधारों की मजबूती और परिणामों की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए विश्लेषण को स्वतंत्र डेटा उपसमुच्चयों (मैग्नेट पोलैरिटी, टकराव ऊर्जा, ट्रिगर श्रेणियाँ) में दोहराया गया था।
4. परिणाम
मापे गए समय-एकीकृत CP विषमताएं हैं:
- B0→Ds−D+:
ACP=0.0009±0.0053 (stat)±0.0040 (syst) - Bs0→Ds+D−:
ACP=0.103±0.053 (stat)±0.010 (syst)
अवलोकन:
- दोनों मापन लगभग 2 मानक विचलन (standard deviations) के भीतर CP समरूपता (शून्य विषमता) के अनुरूप हैं।
- Bs0 का परिणाम, हालांकि 0.103 का केंद्रीय मान दिखाता है, CP उल्लंघन की खोज का दावा करने के लिए सांख्यिकीय रूप से पर्याप्त महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन यह इस पैरामीटर पर पहला प्रतिबंध प्रदान करता है।
- दोनों मापन के बीच सहसंबंध (correlation) नगण्य ($-0.0023$) है।
5. महत्व
- मानक मॉडल सत्यापन: परिणाम SM भविष्यवाणियों के अनुरूप हैं, जो b→ccˉq क्षेत्र में CP उल्लंघन की वर्तमान समझ को सुदृढ़ करते हैं।
- BSM प्रतिबंध: इन विषमताओं के सटीक मापन प्रदान करके, परिणाम B→DD क्षय के वैश्विक फिट को महत्वपूर्ण रूप से प्रतिबंधित करते हैं। यह संभावित रूप से नए भौतिकी मॉडलों (जैसे कि सुपरसिमेट्री या अतिरिक्त क्वार्क पीढ़ियों वाले मॉडल) के योगदान को अलग करने में मदद करता है जो लूप-स्तरीय आयामों को बदल सकते हैं।
- भविष्य की भौतिकी: ये माप CKM मापदंडों के वैश्विक निर्धारण के लिए आवश्यक इनपुट के रूप में कार्य करेंगे और हाई-ल्यूमिनोसिटी LHC पर उच्च-परिशुद्धता परीक्षणों के लिए महत्वपूर्ण होंगे।
निष्कर्षतः, यह शोध पत्र B→DsD क्षय में CP विषमता मापन के लिए एक नया बेंचमार्क स्थापित करता है, जो B0 मोड के लिए अब तक का सबसे सटीक निर्धारण और Bs0 मोड के लिए उद्घाटन मापन प्रदान करता है, और साथ ही सब-परसेंट स्तर पर व्यवस्थित अनिश्चितताओं को नियंत्रित करने की LHCb प्रयोग की क्षमता को प्रदर्शित करता है।
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