Measurement of the Ωb− baryon lifetime
LHCb रन 2 डेटा का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र Ωb− और Ξb− बैरयॉन्स के लाइफटाइम अनुपात को 1.109±0.055±0.010 मापता है, जिससे 1.751±0.089±0.022 ps का एक बेहतर Ωb− लाइफटाइम प्राप्त होता है जो हेवी क्वार्क एक्सपेंशन के सैद्धांतिक अनुमानों के अनुरूप है।
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, 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. S. 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, 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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उप-परमाणु दुनिया में, पदार्थ मूलभूत कणों के एक छोटे परिवार से बना है जिन्हें क्वार्क कहा जाता है। इनमें से, "ब्यूटी" (beauty) क्वार्क विशेष रूप से भारी और अस्थिर है, जिसका अर्थ है कि हल्के कणों में टूटने से पहले यह लंबे समय तक नहीं टिकता है। भौतिकविदों ने एक परिष्कृत गणितीय ढांचा विकसित किया है जिससे यह भविष्यवाणी की जा सकती है कि भारी कणों को टूटने से पहले कितनी देर जीवित रहना चाहिए। यह ढांचा, जिसे 'हेवी क्वार्क एक्सपेंशन' (heavy quark expansion) के रूप में जाना जाता है, यह सुझाव देता है कि हालांकि एकल ब्यूटी क्वार्क वाले सभी कणों का जीवनकाल लगभग समान होना चाहिए, लेकिन उनकी आंतरिक संरचना में सूक्ष्म अंतर—विशेष रूप से उनके अन्य घटक क्वार्क्स कैसे परस्पर क्रिया करते हैं—उनके अस्तित्व के समय में मामूली भिन्नता पैदा कर सकते है। इन विविधताओं को अत्यधिक सटीकता के साथ मापना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह हमारे ब्रह्मांड की वर्तमान समझ के लिए एक 'स्ट्रेस टेस्ट' (stress test) के रूप में कार्य करता है। यदि माप भविष्यवाणियों से मेल खाते हैं, तो यह पुष्टि करता है कि हमारे सिद्धांत सुदृढ़ हैं; यदि वे विचलित होते हैं, तो यह उस नए भौतिकी की उपस्थिति का संकेत दे सकता है जिसे हमने अभी तक नहीं खोजा है।
लार्ज हैड्रोन कोलाइडर ब्यूटी प्रयोग, जिसे LHCb के नाम से जाना जाता है, के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस खोज में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है, जिसमें उन्होंने Ωb− नामक एक दुर्लभ कण के जीवनकाल को मापा है। यह कण अद्वितीय है क्योंकि यह एक भारी ब्यूटी क्वार्क और दो अन्य क्वार्क्स से बना है जिन्हें 'स्ट्रेंज' (strange) क्वार्क्स कहा जाता है। यह विशिष्ट संयोजन इसे अन्य ब्यूटी कणों से अलग बनाता है, जो उन बलों की जांच करने का एक विशेष अवसर प्रदान करता है जो इन कणों को एक साथ थामे रखते हैं। शोधकर्ताओं ने प्रोटॉन के टकरावों के एक विशाल डेटासेट का विश्लेषण किया, जिसे चार वर्षों में एकत्र किया गया था, ताकि इन क्षणिक कणों को खोजा और ट्रैक किया जा सके। Ωb− के जीवनकाल की तुलना Ξb− नामक एक समान, अधिक सामान्य कण से करके, वे Ωb− के जीवनकाल को ऐसी सटीकता के साथ निर्धारित करने में सक्षम हुए जो पिछले किसी भी माप की तुलना में दोगुनी बेहतर है।
यह प्रयोग अरबों टकरावों में से Ωb− बेरियन के बनने और फिर कणों के एक विशिष्ट समूह में क्षय (decay) होने के कुछ उदाहरणों को खोजने पर निर्भर था। टीम ने इस क्षय के होने के दो अलग-अलग तरीकों पर ध्यान केंद्रित किया: एक जहाँ यह प्रोटॉन, पायोन (pion) और केऑन (kaon) के मिश्रण में टूट जाता है, और दूसरा जहाँ यह म्यूऑन (muon) के एक जोड़े के साथ अन्य कण उत्पन्न करता है। चूंकि Ωb− बहुत ही दुर्लभ रूप से उत्पन्न होता है और बहुत तेजी से क्षय होता है, इसलिए एक विश्वसनीय माप बनाने के लिए पर्याप्त उदाहरण खोजना एक कठिन चुनौती है। शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए शक्तिशाली कंप्यूटरों का उपयोग किया कि इन कणों को उनके डिटेक्टरों के भीतर कैसे व्यवहार करना चाहिए, जिससे उन्हें वास्तविक सिग्नल को अन्य कणों की परस्पर क्रिया के भारी शोर (background noise) से अलग करने में मदद मिली। उन्होंने अपने उपकरणों या सॉफ्टवेयर के किसी भी पूर्वाग्रह (bias) को सावधानीपूर्वक सुधारा, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि कणों की अंतिम गणना सटीक है।
डेटा एकत्र करने के बाद, टीम ने Ωb− के जीवनकाल और Ξb− बेरियन के जीवनकाल के अनुपात की गणना की। उन्होंने पाया कि Ωb− अपने चचेरे कण की तुलना में लगभग 1.11 गुना अधिक समय तक जीवित रहता है। जब उन्होंने इस नए परिणाम को प्रयोग के पिछले चरण के पिछले मापों के साथ जोड़ा, तो वे Ωb− के जीवनकाल के एक निश्चित मान पर पहुँचे: 1.751 पिकोसेकंड (picosecond)। पिकोसेकंड समय की एक अविश्वसनीय रूप से छोटी इकाई है, जो एक सेकंड के एक ट्रिलियनवें हिस्से के बराबर है, लेकिन उप-परमाणु कणों की दुनिया में, यह एक मापने योग्य अवधि है जो उनके स्वभाव के गहरे सत्यों को प्रकट करती है। इस माप में अनिश्चितता बहुत कम है, जो इस अध्ययन से पहले ज्ञात वैश्विक औसत की तुलना में सटीकता में एक बड़ा सुधार है।
परिणाम 'हेवी क्वार्क एक्सपेंशन' ढांचे द्वारा की गई भविष्यवाणियों के साथ उल्लेखनीय रूप से मेल खाते हैं। यह सहमति दर्शाती है कि हमारे वर्तमान सैद्धांतिक मॉडल सही ढंग से वर्णन कर रहे हैं कि मजबूत परमाणु बल (strong nuclear force) इन जटिल कणों के भीतर कैसे कार्य करता है। अध्ययन में यह भी विचार किया गया कि क्या कुछ दुर्लभ क्षय प्रक्रियाएं, जो मानक सिद्धांत में पूरी तरह से शामिल नहीं हैं, परिणामों को प्रभावित कर सकती हैं। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि वर्तमान स्तर की सटीकता पर ऐसे प्रभाव परिणाम को महत्वपूर्ण रूप से बदलने के लिए बहुत छोटे होंगे। हालांकि सिद्धांत और प्रयोग के बीच का मिलान उत्साहजनक है, लेखक नोट करते हैं कि भविष्य में माप की अनिश्चितता को और कम करने से और भी कड़े परीक्षण संभव होंगे। यह कार्य मौजूदा भौतिकी को उलट नहीं देता है, बल्कि बल्कि हमारी समझ को और अधिक पुख्ता करता है, यह पुष्टि करता है कि 'हेवी क्वार्क एक्सपेंशन' ब्रह्मांड के सबसे मौलिक निर्माण खंडों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए एक सुदृढ़ उपकरण बना हुआ है।
तकनीकी सारांश: Ωb− बेरियन के जीवनकाल का मापन
समस्या और प्रेरणा
हेवी क्वार्क एक्सपेंशन (HQE) ढांचा एक सैद्धांतिक विधि प्रदान करता है जो स्ट्रॉन्ग कपलिंग स्थिरांक (αs) और ΛQCD/mb के विस्तार में स्ट्रॉन्ग कपलिंग के क्रम में ब्यूटी हैड्रोन के समावेशी क्षय दरों (inclusive decay rates) की भविष्यवाणी करता है। जबकि लीडिंग-ऑर्डर HQE सभी एकल b क्वार्क वाले दुर्बल क्षयकारी हैड्रोन के लिए समान जीवनकाल की भविष्यवाणी करता है, उच्च-क्रम गैर-परमाणु प्रभाव—विशेष रूप से गतिज (kinetic), डार्विन (Darwin), और क्रोमोजैग्नेटिक (chromomagnetic) ऑपरेटर्स—कुल क्षय दर में अंतर उत्पन्न करते हैं। Ωb− बेरियन ($bss$) इन भविष्यवाणियों के परीक्षण के लिए एक अनूठा आधार प्रदान करता है क्योंकि इसमें दो वैलेंस स्ट्रेंज क्वार्क्स स्पिन-1 अवस्था में होते हैं, जो एक ऐसी विन्यास (configuration) है जो क्रोमोजैग्नेटिक ऑपरेटर की जांच करती है जो Λb0, Ξb0, और Ξb− जैसे अन्य ग्राउंड-स्टेट b बेरियन्स में अनुपस्थित है।
इस कार्य से पूर्व, Ωb− के जीवनकाल पर प्रयोगात्मक सटीकता विश्व औसत τΩb−=1.64±0.16 ps तक सीमित थी। इस बड़े अनिश्चितता ने HQE भविष्यवाणियों के कड़े परीक्षण में बाधा डाली थी। यह शोध पत्र LHCb रन 2 डेटा का उपयोग करके लाइफटाइम अनुपात rτ≡τΩb−/τΞb− और पूर्ण Ωb− जीवनकाल के नए, उच्च-सटीक मापन को प्रस्तुत करके इस सीमा को संबोधित करता है।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण LHCb प्रयोग द्वारा रन 2 (2015–2018) के दौरान s=13 TeV के केंद्र-द्रव्यमान ऊर्जा पर एकत्र किए गए $ppटक्करडेटाकेनमूनेकाउपयोगकरताहै,जो6 \text{ fb}^{-1}$ के एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है। मापन दो प्रकार के क्षय मोड के लिए क्षय समय के फलन के रूप में दक्षता-संशोधित सिग्नल यील्ड के अनुपात, R(t), को निर्धारित करने पर निर्भर करता है:
- हैड्रोनिक मोड (Hadronic modes): (Ωb−,Ξb−)→(Ωc0π−,Ξc0π−), जिसके बाद (Ωc0,Ξc0)→pK−K−π+।
- J/ψ मोड: (Ωb−,Ξb−)→(J/ψΩ−,J/ψΞ−), जहाँ (Ω−,Ξ−)→(ΛK−,Λπ−), Λ→pπ−, और J/ψ→μ+μ−।
R(t) को R(t)=R0exp(λt) के रूप में मॉडल किया गया है, जहाँ λ=1/τΞb−−1/τΩb−। लाइफटाइम अनुपात को फिर rτ=1/(1−λτΞb−) के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
विश्लेषण के प्रमुख तकनीकी घटक शामिल हैं:
- इवेंट चयन (Event Selection): उम्मीदवारों को सख्त पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID) और काइमैटिक आवश्यकताओं के साथ पुनर्गठित किया गया है। कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को कम करने के लिए एक ग्रेडिएंट-बूस्टेड डिसीजन ट्री (BDT) का उपयोग किया गया है, जिसे सिम्युलेटेड सिग्नल और डेटा साइडबैंड्स पर प्रशिक्षित किया गया है।
- सिमुलेशन सुधार (Simulation Corrections): डेटा से मिलान करने के लिए सिमुलेशन पर व्यापक सुधार लागू किए गए हैं। इनमें कंट्रोल चैनल्स (D∗+, Λb0, J/ψ) का उपयोग करके PID कैलिब्रेशन, (pT,η) स्पेक्ट्रा का रीवेटिंग, और Ωc0 एवं Ξc0 क्षय में रेजोनेंस योगदान (K∗0, Λ(1520)) के लिए सुधार शामिल हैं। Λ और हाइपरॉन क्षय में देखे गए मोमेंटम एसिमेट्री (asymmetry) को ठीक करने के लिए विशिष्ट वेट भी लागू किए गए हैं, जो डेटा में देखे गए हैं लेकिन सिमुलेशन में पूरी तरह से पुनरुत्पादित नहीं हुए हैं।
- फिटिंग रणनीति (Fitting Strategy): सिग्नल यील्ड को विशिष्ट क्षय-समय बिनों में एक साथ विस्तारित अनबिनन्ड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट्स (simultaneous extended unbinned maximum-likelihood fits) का उपयोग करके निकाला जाता है। सिग्नल मास शेप को दो क्रिस्टल बॉल (Crystal Ball) फंक्शन के योग द्वारा पैरामीटराइज किया गया है। बैकग्राउंड, जिसमें आंशिक रूप से पुनर्गठित क्षय और गलत पहचान वाले मोड शामिल हैं, को सिमुलेशन या डेटा साइडबैंड्स से प्राप्त शेप का उपयोग करके मॉडल किया गया है।
- सिस्टमैटिक अनिश्चितताएं (Systematic Uncertainties): स्रोतों में सिमुलेशन सैंपल साइज, सिग्नल और बैकग्राउंड शेप मॉडलिंग, ट्रुथ-मैचिंग एफिशिएंसी, BDT आवश्यकताएं, और Ξb− जीवनकाल की सटीकता शामिल हैं। कुल व्यवस्थित अनिश्चितता सांख्यिकीय अनिश्चितता से काफी कम पाई गई है।
प्रमुख योगदान और परिणाम
यह विश्लेषण निम्नलिखित लाइफटाइम अनुपातों को प्रदान करता है, जिसमें सांख्यिकीय और व्यवस्थित अनिश्चितताओं को जोड़ा गया है:
- हैड्रोनिक मोड: rτhad=1.100±0.079±0.010
- J/ψ मोड: rτJ/ψ=1.172±0.102±0.011
ये दोनों माप आपस में सुसंगत हैं। समान क्षय मोड में पिछले रन 1 मापों के साथ संयोजन करने पर, अंतिम औसत लाइफटाइम अनुपात है:
rτ=1.109±0.055 (stat)±0.010 (syst)
ज्ञात Ξb− जीवनकाल (τΞb−=1.579±0.018±0.014 ps) का उपयोग करते हुए, पूर्ण Ωb− जीवनकाल निर्धारित किया गया है:
τΩb−=1.751±0.089 (stat)±0.022 (syst) ps
महत्व (Significance)
पेपर का दावा है कि यह मापन पिछले विश्व औसत की तुलना में Ωb− के जीवनकाल की सटीकता को लगभग दोगुना सुधार देता है। परिणाम HQE ढांचे से नवीनतम सैद्धांतिक भविष्यवाणियों (rτHQE=1.054±0.046) के साथ सुसंगत हैं, जो एक मानक विचलन (standard deviation) के भीतर सहमति व्यक्त करते हैं। लेखक नोट करते हैं कि हालांकि s→uW− ट्रांजिशन (जो HQE में पूरी तरह से उपचारित नहीं हैं) सैद्धांतिक रूप से अनुपात को लगभग 1% तक बदल सकते हैं, वर्तमान सटीकता इस प्रभाव को हल करने के लिए अपर्याप्त है। पेपर निष्कर्ष निकालता है कि $bss$ सिस्टम में क्रोमोजैग्नेटिक ऑपरेटर के संबंध में HQE भविष्यवाणियों के अधिक कड़े परीक्षण के लिए प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अनिश्चितताओं में और कमी आवश्यक होगी।
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