Search for the decays B(c)+→μ+νμγ
LHCb प्रयोग द्वारा एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र एक हैड्रॉन कोलाइडर पर B+→μ+νμγ और Bc+→μ+νμγ 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. 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. 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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।
तकनीकी सारांश: B(c)+→μ+νμγ के क्षय की खोज
समस्या और प्रेरणा
फ्लेवर क्षेत्र में मानक मॉडल (Standard Model - SM) के सटीक परीक्षण अक्सर हैड्रोनिक अनिश्चितताओं द्वारा सीमित होते हैं, विशेष रूप से B-मेसॉन क्षय में गैर-परटर्बेटिव क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (QCD) प्रभावों के कारण। QCD गुणनखंड दृष्टिकोण (factorization approach) के भीतर, ये गतिकी B-मेसॉन लाइट-कोन डिस्ट्रीब्यूशन एम्प्लीट्यूड (LCDA) में समाहित होती हैं। λB के लिए अग्रणी-ट्विस्ट (leading-twist) LCDA के प्रथम व्युत्क्रम क्षण (first inverse moment) के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जो हल्के स्पेक्टेटर क्वार्क के विशिष्ट संवेग को दर्शाता है। जबकि λB के लिए सैद्धांतिक अनुमान व्यापक रूप से (200–600 MeV) भिन्न होते हैं, रेडिएटिव लेप्टोनिक क्षय B+→ℓ+νℓγ को B-मेसॉन LCDA का प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण करने और λB को मापने के लिए इष्टतम चैनल माना जाता है। ऊर्जावान फोटॉन के लिए, क्षय आयाम (decay amplitude) का गुणनखंड होता है, जिससे अग्रणी शक्ति (leading power) पर ब्रांचिंग अंश (branching fraction) 1/λB2 के समानुपाती होता है।
अपनी सैद्धांतिक महत्ता के बावजूद, B+→ℓ+νℓγ क्षय अपने चुनौतीपूर्ण अंतिम अवस्था (जिसमें एक न्यूट्रिनो और एक फोटॉन शामिल है) और एक छोटे अनुमानित ब्रांचिंग अंश O(10−6) के कारण अभी तक अनऑब्जर्वड (unobserved) बना हुआ है। बाबार (BaBar) और बेले (Belle) सहयोगों द्वारा की गई पिछली खोजों ने ऊपरी सीमाएं निर्धारित की हैं लेकिन अभी तक सिग्नल नहीं देखा गया है। इसके अलावा, Bc+ मेसॉन का रेडिएटिव लेप्टोनिक क्षय (Bc+→μ+νμγ) आज तक प्रयोगात्मक रूप से जांचा नहीं गया है, जबकि सैद्धांतिक भविष्यवाणियां B+ क्षय की तुलना में CKM मैट्रिक्स तत्वों द्वारा संवर्धित (enhanced) ब्रांचिंग अंश 2×10−5 और 8×10−5 के बीच का सुझाव देती हैं।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण LHCb प्रयोग द्वारा 13 TeV के केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जा (center-of-mass energy) पर एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करता है, जो 5.4 fb−1 (2016–2018) के एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है। यह खोज B+→μ+νμγ और Bc+→μ+νμγ क्षयों को लक्षित करती है।
- पुनर्गठन रणनीति (Reconstruction Strategy): चूंकि B-मेसॉन क्षय वर्टेक्स को केवल एक आवेशित ट्रैक (म्यूऑन) से पुनर्गठित नहीं किया जा सकता है, इसलिए यह विश्लेषण फोटॉन के वर्टेक्स डिटेक्टर सामग्री के भीतर इलेक्ट्रॉन-पॉजिट्रॉन युग्मों (γ→e+e−) में परिवर्तित होने पर निर्भर करता है। यह B-क्षय वर्टेक्स को पुनर्गठित करने और प्रॉम्प्ट बैकग्राउंड को दबाने के लिए तीन ट्रैक (μ+,e+,e−) प्रदान करता है।
- काइनेमैटिक चर (Kinematic Variables): लुप्त न्यूट्रिनो संवेग की भरपाई करने के लिए, संशोधित द्रव्यमान (corrected mass), mcorr(μ+γee), का उपयोग किया जाता है। B-मेसॉन के रेस्ट फ्रेम में फोटॉन ऊर्जा, Eγ∗, की गणना की जाती है और इसे 1 GeV से अधिक होना आवश्यक है।
- बैकग्राउंड दमन (Background Suppression): सिग्नल को निम्नलिखित से अलग करने के लिए तीन मल्टीवेरिएट क्लासिफायर (XGBoost और ग्रेडिएंट बूस्टेड डिसीजन ट्री पर आधारित) नियोजित किए गए हैं:
- कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड।
- वे बैकग्राउंड जहाँ परिवर्तित फोटॉन एक न्यूट्रल पायोन (π0) या एटा (η) मेसॉन क्षय से उत्पन्न होता है।
- अतिरिक्त आवेशित ट्रैक्स (जैसे B+→D0μ+νμ) वाले आंशिक रूप से पुनर्गठित बैकग्राउंड।
यह चयन लगभग 22% B+ सिग्नल और 8% Bc+ सिग्नल को बनाए रखता है जबकि बैकग्राउंड को ~98% कम कर देता है।
- नॉर्मलाइजेशन (Normalization): ब्रांचिंग अंशों को B0→K∗(892)0γ क्षय के सापेक्ष मापा जाता है, जिसे फोटॉन कन्वर्जन पुनर्गठन से संबंधित व्यवस्थित अनिश्चितताओं (systematic uncertainties) को रद्द करने के लिए परिवर्तित फोटॉन का उपयोग करके पुनर्गठित किया जाता है।
- बैकग्राउंड मॉडलिंग (Background Modeling): प्रमुख बैकग्राउंड (π0 और η) को डेटा-संचालित तकनीकों का उपयोग करके मॉडल किया गया है। μ+π0 और μ+η के उम्मीदवारों को एक अतिरिक्त कैलोरीमीटर फोटॉन (γcalo) के साथ परिवर्तित फोटॉन को जोड़कर पुनर्गठित किया जाता है। डिपोटोन इनवेरिएंट मास (diphoton invariant mass) पर एक अनबिन्डेड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट (unbinned maximum-likelihood fit) यील्ड (yields) को निर्धारित करता है, और mcorr वितरणों को निकालने के लिए sPlot तकनीक का उपयोग किया जाता है। मिसआइडेंटिफिकेशन बैकग्राउंड (जैसे हैड्रॉन जिन्हें म्यूऑन के रूप में गलत पहचाना गया हो) को इनवर्टेड पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID) आवश्यकताओं वाले कंट्रोल सैंपल्स का उपयोग करके मॉडल किया जाता है।
प्रमुख योगदान
- प्रथम हैड्रोन कोलाइडर खोज: यह कार्य हैड्रोन कोलाइडर पर B+→μ+νμγ की पहली खोज प्रस्तुत करता है।
- प्रथम Bc+ जांच: यह Bc+→μ+νμγ क्षय की पहली प्रयोगात्मक जांच है।
- मेथोडोलॉजिकल इनोवेशन: यह विश्लेषण लुप्त न्यूट्रिनो के साथ रेडिएटिव लेप्टोनिक क्षयों को फोटॉन कन्वर्जन का उपयोग करके आवश्यक वर्टेक्सिंग जानकारी प्रदान करके पुनर्गठित करने की व्यवहार्यता को प्रदर्शित करता है।
- एफिशिएंसी मैप्स (Efficiency Maps): यह पेपर फोटॉन ऊर्जा (Eγ∗) और हेलिसिटी एंगल (cosθℓ) के फलन के रूप में एफिशिएंसी मैप्स प्रदान करता है, जिससे विभिन्न सैद्धांतिक मॉडलों के तहत परिणामों की पुनर्व्याख्या संभव हो सके।
परिणाम
दोनों सिग्नल क्षय के लिए अपेक्षित बैकग्राउंड से घटनाओं का कोई महत्वपूर्ण अधिशेष (excess) नहीं देखा गया है। बायस सुधार (bias correction) के बाद यील्ड क्रमशः 32±24 (B+→μ+νμγ के लिए) और 13−5+6 (Bc+→μ+νμγ के लिए) है। फलस्वरूप, Eγ∗>1 GeV के लिए 90% कॉन्फिडेंस लेवल (CL) पर ब्रांचिंग अंशों के लिए ऊपरी सीमाएं निर्धारित की गई हैं:
- B(B+→μ+νμγ)<4.0×10−6
- B(Bc+→μ+νμγ)<1.6×10−3
मापे गए ब्रांचिंग अंश B+ और Bc+ क्षय के लिए क्रमशः 1.3 और 2.4 मानक विचलन (standard deviations) के भीतर शून्य के अनुकूल हैं। B+ क्षय के लिए संवेदनशीलता (sensitivity) बेले सहयोग के पिछले सर्वोत्तम परिणामों के तुल्य है।
महत्ता (Significance)
यह पेपर Bc+→μ+νμγ क्षय पर पहली प्रयोगात्मक बाधाएं स्थापित करता है और एक हैड्रोन कोलाइडर वातावरण में B+→μ+νμγ क्षय के लिए एक प्रतिस्पर्धी ऊपरी सीमा प्रदान करता है। हालांकि वर्तमान सीमाएं अभी तक मानक मॉडल की मध्यवर्ती भविष्यवाणियों (central values) तक नहीं पहुँची हैं, यह विश्लेषण उन पुनर्गठन तकनीकों को मान्य करता है जो इन क्षयों को मापने के लिए आवश्यक हैं। लेखक उल्लेख करते हैं कि इन खोजों को रन 3 में उन्नत LHCb डिटेक्टर की बढ़ी हुई ल्यूमिनोसिटी और बेहतर प्रदर्शन से महत्वपूर्ण लाभ होने की उम्मीद है, जो अंततः इन क्षयों को देखने और B-मेसॉन LCDA पैरामीटर λB को बाधित करने के लिए महत्वपूर्ण होगा।
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