Angular analysis of the decay Λb0→Λ(1520)μ+μ−
LHCb डिटेक्टर से प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव के 9 fb−1 डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र Λb0→Λ(1520)μ+μ− क्षय (decays) का प्रथम कोणीय विश्लेषण प्रस्तुत करता है, जिसमें प्रमुख कोणीय अवलोकनों (angular observables) को मापा गया है जो मानक मॉडल (Standard Model) के अनुमानों के साथ अच्छी सहमति में पाए गए 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, A. A. Alves Jr, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, 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, M. Bai, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, I. R. Barbosa, W. Barker, 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, L. Bertsch, 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, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, 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, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, 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, A. Codovini, C. Codovini, 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, A. Corallo, 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, 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, A. De Robertis, 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. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, 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, 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, R. Fiorenza, 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, M. Fulghieri, 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, J. George, 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, A. Glioti, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. 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, M. Guittiere, 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, A. Henrot, 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, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, V. Kholoimov, 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, A. Kurzina, 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, C. Lemettais, 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, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. 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, 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, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, 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, S. Mico, 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, 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, A. Novo Cal, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, O. Okhrimenko, R. Oldeman, N. Oldman, 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, L. Palombini, 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, C. Perez, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, E. Picatoste Olloqui, M. Piccini, L. Piccolo, F. Piernas Diaz, 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, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, 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, S. Shelton, 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, 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, J. Swallow, 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, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, 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, P. Varrella, 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, 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. 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, A. S. White, 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, T. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, M. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, T. Zies, D. Zuliani, X. Zuo
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उपपरमाणु दुनिया की गहराइयों में, बैरयॉन (baryons) नामक कण तीन क्वार्क्स से बने होते हैं, जो पदार्थ के मूलभूत निर्माण खंड हैं। इनमें से, लैम्ब्डा-बी (Lambda-b) बैरयॉन एक भारी, अस्थिर कण है जिसमें एक बॉटम क्वार्क होता है। मानक मॉडल (Standard Model), जो कण भौतिकी का प्रचलित सिद्धांत है, के अनुसार यह कण क्षय (decay) हो सकता है, या टूटकर हल्के कणों में बदल सकता है। इसका एक विशिष्ट तरीका इसमें एक बॉटम क्वार्क का स्ट्रेंज क्वार्क में बदलना है, एक ऐसी प्रक्रिया जो दुर्लभ है और प्रकृति के नियमों द्वारा अत्यधिक दमित (suppressed) है। क्योंकि यह परिवर्तन बहुत कम बार होता है और केवल जटिल क्वांटम लूप्स के माध्यम से होता है, यह एक संवेदनशील सूक्ष्मदर्शी (microscope) के रूप में कार्य करता है। यदि मानक मॉडल के नियम अपूर्ण हैं, या यदि कोई नए, अनदेखे बल मौजूद हैं, तो वे इन कणों के टूटने के तरीके पर एक विशिष्ट छाप छोड़ेंगे। भौतिक विज्ञानी इन दुर्लभ क्षयों का अध्ययन यह देखने के लिए करते हैं कि क्या प्रकृति का वास्तविक व्यवहार सिद्धांत के सटीक अनुमानों से मेल खाता है, या क्या डेटा नींव में एक दरार को प्रकट करता है जो नई भौतिकी की ओर संकेत करती है।
लार्ज हैड्रोन कोलाइडर ब्यूटी प्रयोग, जिसे LHCb के नाम से जाना जाता है, के शोधकर्ताओं ने अब लैम्ब्डा(1520) रेजोनेंस और म्यूऑन (muons) के जोड़े में लैम्ब्डा-बी बैरयॉन के क्षय का पहला विस्तृत कोणीय विश्लेषण (angular analysis) किया है। लैम्ब्डा(1520) लैम्ब्डा कण की एक अल्पकालिक, उत्तेजित अवस्था है जो तेजी से एक प्रोटॉन और एक केऑन (kaon) में टूट जाती है। इन परिणामी कणों के एक-दूसरे के सापेक्ष उड़ने की दिशाओं का परीक्षण करके, टीम क्षय की ज्यामिति को पुनर्गठित कर सकी। उन्होंने 2011 और 2018 के बीच एकत्र किए गए डेटा का विश्लेषण किया, जो प्रोटॉन-प्रोटॉन टकरावों के नौ इनवर्स फेमटोबार्न (inverse femtobarns) के अनुरूप है। इस विशाल डेटासेट ने उन्हें इन दुर्लभ घटनाओं में से हजारों को अलग करने और क्षय के आकार का वर्णन करने वाले विशिष्ट मापदंडों को मापने की अनुमति दी। टीम ने दो प्रमुख मापों पर ध्यान केंद्रित किया: एक फॉरवर्ड-बैकवर्ड एसिमेट्री (forward-backward asymmetry), जो हमें बताता है कि म्यूऑन मूल कण की दिशा में उड़ना पसंद करते हैं या उसके विपरीत, और एक CP-औसत कोणीय अवलोकनीय (CP-averaged angular observable), जो क्षय कोणों के समग्र वितरण का वर्णन करता है।
यह विश्लेषण म्यूऑन जोड़े के इनवेरिएंट मास (invariant mass) की पांच अलग-अलग श्रेणियों में किया गया था, जो क्षय के ऊर्जा स्पेक्ट्रम पर एक निर्देशांक की तरह कार्य करता है। शोधकर्ताओं को सिग्नल को बैकग्राउंड शोर (background noise) से अलग करने के लिए अत्यंत सावधान रहना पड़ा। जिस क्षय की वे तलाश कर रहे थे, वह एक प्रोटॉन और एक केऑन उत्पन्न करता है जिसका संयुक्त द्रव्यमान 1520 MeV/c² के बहुत करीब होता है, लेकिन अन्य कण इस हस्ताक्षर की नकल कर सकते हैं। इसे हल करने के लिए, उन्होंने एक परिष्कृत सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग किया जिसने सिग्नल को प्रमुख लैम्ब्डा(1520) रेजोनेंस और विभिन्न स्पिन गुणों वाले अन्य, हल्के रेजोनेंस के छोटे योगदानों के मिश्रण के रूप में माना। उन्होंने इस तथ्य को भी ध्यान में रखा कि डिटेक्टर स्वयं सभी दिशाओं को समान रूप से नहीं देखता है, और विस्तृत कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करके इन पूर्वाग्रहों को सुधारा। अपने डेटा को अपने मॉडल में फिट करके, उन्होंने प्रत्येक ऊर्जा अंतराल में कोणीय अवलोकनीय के मान निकाले।
परिणामों ने दिखाया कि मापा गया फॉरवर्ड-बैकवर्ड एसिमेट्री और कोणीय वितरण के मान मानक मॉडल के अनुमानों के साथ अच्छी सहमति में हैं। डेटा ने कोई महत्वपूर्ण विचलन प्रकट नहीं किया जो नई भौतिकी या वर्तमान सिद्धांत से परे बलों की उपस्थिति का सुझाव दे सके। हालांकि वर्तमान में ये माप सांख्यिकी (statistics) द्वारा सीमित हैं, जिसका अर्थ है कि सटीकता को बढ़ाने के लिए अधिक डेटा की आवश्यकता होगी, लेकिन तथ्य यह है कि परिणाम सैद्धांतिक अपेक्षाओं के साथ संरेखित हैं, यह इन दुर्लभ प्रक्रियाओं की हमारी समझ का एक महत्वपूर्ण सत्यापन है। यह कार्य बैरयॉन क्षयों के अध्ययन के लिए एक नया आधार स्थापित करता है, जो मेसॉन्स (mesons) के पिछले अध्ययनों का पूरक है, और भविष्य के अधिक सटीक परीक्षणों के लिए द्वार खोलता है क्योंकि LHCb प्रयोग डेटा एकत्र करना जारी रखता है। यह अध्ययन पुष्टि करता है कि, इस विशिष्ट क्षय चैनल के लिए, प्रकृति वर्तमान सांख्यिकीय अनिश्चितताओं के भीतर मानक मॉडल के अनुमानों के साथ सुसंगत रूप से व्यवहार करती है।
तकनीकी सारांश: Λb0→Λ(1520)μ+μ− के क्षय का कोणीय विश्लेषण
समस्या और प्रेरणा
यह शोध पत्र फ्लेवर-चेंजिंग न्यूट्रल करंट (FCNC) क्षय Λb0→Λ(1520)μ+μ− को संबोधित करता है, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें b→s क्वार्क संक्रमण शामिल है और यह स्टैंडर्ड मॉडल (SM) के भीतर कैब्रिबो-और-लूप-सप्रैस्ड (Cabibbo- and loop-suppressed) है। जबकि समान मेसोनिक क्षयों (जैसे B→K(∗)μ+μ−) ने SM भविष्यवाणियों के साथ विसंगतियां दिखाई हैं, बेरयोनिक क्षय एक पूरक जांच प्रदान करते हैं। Λb0 बेरियन में एक अतिरिक्त स्पेक्टेटर क्वार्क की उपस्थिति हैड्रोनिक इंटरेक्शन के लिए एक अलग सैद्धांतिक उपचार की अनुमति देती है, और Λ(1520) रेजोनेंस (JP=3/2−) के गैर-शून्य स्पिन संरचनाएं उन स्पिन संरचनाओं की जांच करने में सक्षम बनाती हैं जो मेसॉन क्षयों में अप्राप्य हैं। प्राथमिक लक्ष्य इस विशिष्ट क्षय चैनल का पहला कोणीय विश्लेषण करना है ताकि स्टैंडर्ड मॉडल से परे भौतिकी (BSM) के प्रति संवेदनशील कोणीय अवलोकनों (angular observables) को मापा जा सके।
कार्यप्रणाली
यह विश्लेषण LHCb डिटेक्टर द्वारा 2011 और 2018 के बीच एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव डेटा का उपयोग करता है, जो 7, 8, और 13 TeV के केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जाओं पर 9 fb−1 की एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है।
- इवेंट चयन (Event Selection): उम्मीदवारों को एक Λ(1520) (जो pK− में क्षय होता है) को दो विपरीत आवेशित म्यूऑन के साथ जोड़कर पुनर्गठित किया जाता है। चयन मानदंडों में वर्टेक्स क्वालिटी, फ्लाइट डिस्टेंस सिग्निफिकेंस, और पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन शामिल हैं। कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को दबाने के लिए एक मल्टीवेरिएट बूस्टेड डिसीजन ट्री (BDT) क्लासिफायर का उपयोग किया जाता है।
- काइनेमैटिक क्षेत्र (Kinematic Regions): विश्लेषण डिम्यूऑन इनवेरिएंट मास स्क्वर्ड (q2) के पांच अंतरालों में किया जाता है: चार संकीर्ण बिन [0.1,3.0], [3.0,6.0], [6.0,8.0], और [10.0,12.5] GeV2/c4, और एक विस्तृत बिन [1.1,6.0] GeV2/c4। J/ψ और ψ(2S) रेजोनेंस वाले क्षेत्रों को बाहर रखा गया है।
- कोणीय औपचारिकता (Angular Formalism): विभेदक क्षय चौड़ाई (differential decay width) को हेवी-क्वार्क लिमिट में व्युत्पन्न एक सरलीकृत अभिव्यक्ति का उपयोग करके मॉडल किया गया है। विश्लेषण प्रमुख Λ(1520) रेजोनेंस (J=3/2) और अन्य उत्तेजित Λ∗ रेजोनेंस के उप-प्रमुख योगदानों को ध्यान में रखता है जिनका स्पिन J=1/2 है (सामूहिक रूप से ΛJ=1/2∗, मुख्य रूप से Λ(1405) और Λ(1600))।
- फिटिंग रणनीति (Fitting Strategy):
- मास फिट (Mass Fit): pK−μ+μ− इनवेरिएंट मास का एक एक्सटेंडेड अनबिनड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट सिग्नल यील्ड (signal yield) निर्धारित करता है। सिग्नल को हाइपेटिया (Hypatia) फंक्शन के साथ मॉडल किया गया है, और बैकग्राउंड को एक्सपोनेंशियल के साथ।
- लाइनशेप फिट (Lineshape Fit): pK− इनवेरिएंट मास वितरण को Λ(1520) घटक के अंश (f3/2) बनाम J=1/2 बैकग्राउंड को निर्धारित करने के लिए फिट किया जाता है, जिसमें Λ(1520) को रिलेटिविस्टिक ब्रेट-विग्नेट (Breit-Wigner) और J=1/2 घटक को एक पॉलीनोमियल के साथ मॉडल किया गया है।
- कोणीय फिट (Angular Fit): कोणीय वितरण (cosθℓ, cosθp) को एक प्रोबेबिलिटी डेंसिटी फंक्शन (PDF) का उपयोग करके फिट किया जाता है जिसमें दोनों स्पिन अवस्थाओं के लिए CP-एवरेज्ड कोणीय ऑब्जर्वेबल्स और रेजोनेंस के बीच स्ट्रॉन्ग फेज इंटरफेरेंस को मॉडल करने के लिए पैरामीटर्स (i1,i2) शामिल हैं।
- सिस्टमैटिक्स (Systematics): मास शेप मॉडलिंग, बैकग्राउंड कंपोजिशन, कोणीय एक्सेप्टेंस के लिए सिमुलेशन करेक्शन, और फिजिकल बाउंड्रीज से उत्पन्न होने वाले फिट बायस को कवर करने वाले व्यापक व्यवस्थित अध्ययन किए गए हैं।
मुख्य योगदान
- प्रथम कोणीय विश्लेषण: यह कार्य Λb0→Λ(1520)μ+μ− क्षयों का पहला कोणीय विश्लेषण प्रस्तुत करता है।
- नवल फिट मॉडल (Novel Fit Model): यह पेपर एक व्यापक कोणीय फिट मॉडल पेश करता है जो J=3/2 Λ(1520) सिग्नल और J=1/2 Λ∗ बैकग्राउंड को इंटरफेरेंस टर्म्स सहित एक साथ संभालता है। इस मॉडल को स्यूडो-एक्सपेरिमेंट और सिमुलेशन का उपयोग करके मान्य किया गया है।
- नए ऑब्जर्वेबल्स का मापन: विश्लेषण कई q2 बिन्स में लेप्टोनिक फॉरवर्ड-बैकवर्ड एसिमेट्री (AFB,3/2ℓ) और CP-एवरेज्ड कोणीय ऑब्जर्वेबल (S1cc) को निर्धारित करता है।
परिणाम
पाँच q2 अंतरालों में AFB,3/2ℓ और S1cc के मापे गए मान तालिका 3 में प्रस्तुत किए गए हैं। परिणाम सांख्यिकीय रूप से डोमिनेटेड हैं, जिसमें कुल अनिश्चितता ऑब्जर्वेबल और बिन के आधार पर लगभग 0.1 से 0.3 तक होती है।
- मापे गए मान लैटिस QCD, डिस्पर्सिव बाउंड्स और क्वार्क मॉडल गणनाओं पर आधारित स्टैंडर्ड मॉडल भविष्यवाणियों के साथ अच्छे तालमेल में पाए गए हैं।
- विशेष रूप से, AFB,3/2ℓ के मान अधिकांश बिन्स में अनिश्चितताओं के भीतर शून्य के अनुरूप हैं, और S1cc के मान सैद्धांतिक अपेक्षाओं के अनुरूप हैं।
- विश्लेषण पुष्टि करता है कि Λ(1520) और अन्य Λ∗ रेजोनेंस के बीच इंटरफेरेंस प्रभाव नगण्य नहीं हैं और उन्हें फिट मॉडल में शामिल किया जाना चाहिए।
महत्व
पेपर का दावा है कि परिणाम इस बेरयोनिक क्षय चैनल में कोणीय अवलोकनों का सफल प्रथम मापन प्रदान करते हैं, जो इंटरेक्शन की स्पिन संरचना का वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सैद्धांतिक ढांचे को मान्य करते हैं। स्टैंडर्ड मॉडल भविष्यवाणियों के साथ सहमति इस विशिष्ट चैनल में वर्तमान परिशुद्धता स्तर पर स्टैंडर्ड मॉडल से किसी महत्वपूर्ण विचलन की अनुपस्थिति का सुझाव देती है। लेखक नोट करते हैं कि माप वर्तमान में सांख्यिकी (statistics) द्वारा सीमित है और भविष्य के विश्लेषण, जिनमें बड़े डेटासेट (जो LHCb द्वारा एकत्र किए गए हैं) का उपयोग किया जाएगा, अधिक जटिल मॉडलों और संभावित रूप से सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के बीच बेहतर भेदभाव की अनुमति देंगे। यह कार्य Λb0→Λ∗μ+μ− क्षयों के विश्लेषण के लिए एक पद्धति स्थापित करता है जो ओवरलैपिंग रेजोनेंस और इंटरफेरेंस की जटिलताओं को ध्यान में रखता है।
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