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Search for the decays B(c)+μ+νμγB^+_{(c)} \to \mu^+ \nu_\mu \gamma

LHCb प्रयोग द्वारा एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र एक हैड्रॉन कोलाइडर पर B+μ+νμγB^+\to\mu^+\nu_\mu\gamma और Bc+μ+νμγB_c^+\to\mu^+\nu_\mu\gamma के रेडिएटिव लेप्टोनिक क्षय की पहली खोज की रिपोर्ट करता है, जिसमें इन प्रक्रियाओं के लिए कोई साक्ष्य नहीं मिला और उनके ब्रांचिंग अंशों (branching fractions) पर ऊपरी सीमाएं निर्धारित की गई हैं।

मूल लेखक: 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.
प्रकाशित 2026-07-15
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मूल लेखक: 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. 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मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

ब्रह्मांड की कल्पना एक विशाल, उच्च-गति वाले कण कोलाइडर के रूप में करें, एक ब्रह्मांडीय पिनबॉल मशीन जहाँ वैज्ञानिक यह देखने के लिए प्रोटॉन को 13 TeV की ऊर्जा पर आपस में टकराते हैं कि कौन से सूक्ष्म, विलक्षण टुकड़े बाहर निकलते हैं। CERN में LHCb प्रयोग एक अत्यंत सटीक कैमरे की तरह है जिसे इन क्षणभंगुर क्षणों को पकड़ने के लिए स्थापित किया गया है। डेटा के इस नवीनतम "स्नैपशॉट" (5.4 fb⁻¹ का एक विशाल मात्रा में टकराव इतिहास) में, टीम ने दो बहुत ही विशिष्ट, बहुत दुर्लभ प्रकार के क्षय (decay) की खोज करने के लिए एक खजाने की तलाश शुरू की: B+ मेसॉन और B+c मेसॉन का एक म्यूऑन (muon), एक न्यूट्रिनो (neutrino), और एक फोटॉन (प्रकाश का एक कण) में बदलना।

इन मेसॉन को अस्थिर, भारी "जनक" (parent) कणों के रूप में सोचें जो आमतौर पर अनुमानित "संतान" में बदल जाते हैं। लेकिन वैज्ञानिक एक "भूतिया" क्षय की तलाश कर रहे थे जहाँ जनक गायब हो जाता है, और पीछे केवल एक म्यूऑन (इलेक्ट्रॉन का भारी चचेरा भाई), एक न्यूट्रینو (एक भूतिया कण जो लगभग किसी भी चीज़ के साथ संपर्क नहीं करता है), और प्रकाश की एक एकल चमक छोड़ जाता है। यह विशिष्ट क्षय एक जादूगर के करतब जैसा है: जनक गायब हो जाता है, और पीछे केवल एक भारी इलेक्ट्रॉन-समान कण, एक भूत, और एक फोटॉन के सुराग बच जाते हैं।

महान भूत की खोज
टीम ने एक परिष्कृत जाल बिछाया। चूंकि न्यूट्रिनो अदृश्य होते हैं और बिना कोई निशान छोड़े उड़ जाते हैं, वैज्ञानिक केवल लापता हिस्से की तलाश नहीं कर सकते थे। इसके बजाय, उन्होंने एक चतुर वर्कअराउंड (workaround) खोजा: उन्होंने प्रतीक्षा की कि फोटॉन डिटेक्टर की सामग्री से टकराकर एक इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े में विभाजित हो जाए। इसने उन्हें "अपराध स्थल" को पुनर्गठित करने के लिए तीन ट्रैक (म्यूऑन और दो इलेक्ट्रॉन) दिए ताकि वे लापता न्यूट्रिनो के बावजूद यह पता लगा सकें कि क्षय कहाँ हुआ था। उन्होंने लाखों "नकली" घटनाओं (जो समान दिखती थीं लेकिन केवल बैकग्राउंड शोर थीं) को फ़िल्टर करने के लिए शक्तिशाली कंप्यूटर एल्गोरिदम (जैसे XGBoost, जो एक प्रकार का आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस है) का उपयोग किया।

परिणाम: अभी तक खजाना नहीं मिला
डेटा को छानने के बाद, परिणाम थोड़ा निराशाजनक रहा, लेकिन वैज्ञानिक रूप से महत्वपूर्ण था। टीम को इन दुर्लभ क्षयों के अतिरिक्त होने का कोई प्रमाण नहीं मिला। दूसरे शब्दों में, उन्हें वह खजाना नहीं मिला जिसकी वे तलाश कर रहे थे। उन्होंने जितने इवेंट देखे, वे बिल्कुल वही थे जिसकी बैकग्राउंड शोर से अपेक्षा की गई थी।

चूंकि उन्हें कण नहीं मिले, इसलिए वे यह माप नहीं सके कि यह कितनी बार होता है। इसके बजाय, उन्होंने एक "छत" (ceiling) निर्धारित की कि यह कितना सामान्य हो सकता है। वे 90% आश्वस्त हैं कि:

  • B+ मेसॉन इस तरह से 4.0 × 10⁻⁶ बार से कम बार क्षय होता है (यानी दस लाख में चार बार से कम)।
  • B+c मेसॉन इस तरह से 1.6 × 10⁻³ बार से कम बार क्षय होता है (यानी दस हजार में सोलह बार से कम)।

ये सख्त ऊपरी सीमाएँ (upper limits) हैं। यदि यह क्षय होता भी है, तो यह इन सीमाओं से अधिक दुर्लभ होना चाहिए।

यह क्यों मायने रखता है
भले ही उन्हें क्षय नहीं मिला, लेकिन यह दो कारणों से एक बड़ी बात है। पहला, यह पहली बार है जब किसी ने इन विशिष्ट क्षयों की खोज के लिए हैड्रोन कोलाइडर (एक मशीन जो प्रोटॉन को टकराती है) में प्रयास किया है। इससे पहले, अन्य प्रकार के प्रयोगों ने प्रयास किया था, और उन्होंने थोड़े अलग सीमाएँ निर्धारित की थीं। दूसरा, यह पहली बार है जब किसी ने B+c → µ+νµγ क्षय की जांच की है।

पेपर का तर्क है कि इस क्षय को खोजना "लाइट-कोन डिस्ट्रीब्यूशन एम्प्लीट्यूड" (LCDA) के रहस्यमय गुण को समझने के लिए एक स्वर्ण टिकट होगा, जो B-मेसॉन का है। LCDA को एक ब्लूप्रिंट के रूप में सोचें कि मेसॉन के भीतर मौजूद सूक्ष्म क्वार्क्स कैसे घूम रहे हैं। वैज्ञानिकों के पास λB (लैम्ब्डा-बी) नामक एक पैरामीटर है जो हल्के क्वार्क के विशिष्ट संवेग (momentum) का वर्णन करता है, लेकिन कोई नहीं जानता कि इसका सटीक मान क्या है—इसका अनुमान 200 और 600 MeV के बीच लगाया गया है। यदि वे इस क्षय को माप पाते, तो वे उस ब्लूप्रिंट को सटीक रूप से निर्धारित कर सकते थे। चूंकि उन्हें यह नहीं मिला, इसलिए वे अभी तक ब्लूप्रिंट को निर्धारित नहीं कर पाए हैं, लेकिन उन्होंने यह संभावना सफलतापूर्वक खारिज कर दी है कि यह क्षय आम है।

निष्कर्ष
यह पेपर स्पष्ट रूप से इस विचार को खारिज करता है कि ये क्षय वर्तमान डेटा के साथ इतनी बार हो रहे हैं कि आसानी से पहचाने जा सकें। यह यह साबित नहीं करता कि क्षय मौजूद है, न ही यह साबित करता है कि यह मौजूद नहीं है; यह केवल कहता है, "यदि यह हो रहा है, तो यह बहुत अच्छी तरह से छिप रहा है, हमारे वर्तमान सीमाओं से भी अधिक दुर्लभ है।" लेखक सुझाव देते हैं कि अपग्रेड किए गए LHCb डिटेक्टर और भविष्य में अधिक डेटा (रन 3) के साथ, वे अंततः इस मायावी भूत की एक झलक पाने में सफल हो सकते हैं। फिलहाल, खोज जारी है, और ब्रह्मांड अपने रहस्यों को थोड़ा और कसकर रखे हुए है।

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