Branching fraction measurement of the B0→K+π−μ+μ− decay at high dihadron mass
LHCb डिटेक्टर द्वारा एकत्र किए गए 8.4 fb⁻¹ प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन 1000 और 1835 MeV/c² के बीच K+π− द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में B0→K+π−μ+μ− क्षय के ब्रांचिंग अंश (branching fraction) के पहले विभेदक मापन (differential measurement) की रिपोर्ट करता है, जिसमें उस क्षेत्र में J/ψ अनुनाद (resonance) के ऊपर इस क्षय का पहला अवलोकन शामिल 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, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, 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, 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. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, 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. Bolzonella, 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, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. 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Li, T. Li, T. Li, Y. Li, Y. Li, Y. 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. 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, 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, 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. 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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, 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, M. Rotondo, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. 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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, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. 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, 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, X. Yuan, Y Yuan, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. 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 Gao, D. Zuliani, G. Zunica
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उप-परमाणु जगत में, प्रकृति नियमों के एक सख्त समूह का पालन करती है जिसे 'स्टैंडर्ड मॉडल' कहा जाता है, यह एक ऐसा सिद्धांत है जिसने दशकों से कणों के व्यवहार की सफलतापूर्वक भविष्यवाणी की है। हालाँकि, भौतिकविदों को लंबे समय से संदेह रहा है कि यह नियम पुस्तिका अधूरी है, जिसमें एक ऐसा अध्याय गायब है जो ब्रह्मांड के गहरे रहस्यों की व्याख्या कर सके। इन लापता टुकड़ों को खोजने के लिए, वैज्ञानिक उन क्षणों की तलाश करते हैं जहाँ प्रकृति अपने ही नियमों को तोड़ती हुई प्रतीत होती है। देखने के लिए सबसे आशाजनक स्थानों में से एक 'B मेसॉन' नामक भारी कणों का क्षय (decay) है। ये अस्थिर कण, जो उच्च-ऊर्जा टकरावों में उत्पन्न होते हैं, अंततः हल्के कणों में टूट जाते हैं। कभी-कभी, वे इस तरह से परिवर्तित होते हैं जो सैद्धांतिक रूप से संभव तो है लेकिन अत्यंत दुर्लभ है: एक B मेसॉन के भीतर एक भारी 'बॉटम क्वार्क' एक हल्के 'स्ट्रेंज क्वार्क' में बदल जाता है, और इस प्रक्रिया में म्यूऑन (इलेक्ट्रॉन के भारी चचेरे भाई) का एक जोड़ा उत्सर्जित करता है। स्टैंडर्ड मॉडल में यह विशिष्ट रूपांतरण इतना दुर्लभ है कि अनुमानित दर से जरा सा भी विचलन नए, अनदेखे बलों या कणों की उपस्थिति का संकेत दे सकता है।
वर्षों से, शोधकर्ता इन दुर्लभ क्षयों को माप रहे हैं, और एक पैटर्न उभर कर आया है। कई अलग-अलग प्रयोगों में, इन घटनाओं की आवृत्ति और कणों के अलग होने के कोणों ने स्टैंडर्ड मॉडल के भविष्यवाणियों के साथ एक सुसंगत, पहेलीनुमा बेमेल दिखाया है। यह विसंगति यह सुझाव देती है कि इन अंतःक्रियाओं की शक्ति को नियंत्रित करने वाले गणितीय मान हमारी सोच से भिन्न हो सकते हैं। इस पहेली को सुलझाने के लिए, वैज्ञानिकों को विभिन्न स्थितियों में अत्यधिक सटीकता के साथ इन क्षयों को मापने की आवश्यकता है, यह देखते हुए कि सिद्धांत कहाँ विफल हो सकता है। CERN में LHCb सहयोग (collaboration) इस प्रयास के मोर्चे पर रहा है, जो प्रोटॉन को आपस में टकराने के लिए लार्ज हैड्रोन कोलाइडर का उपयोग करता है और इन अध्ययनों के लिए आवश्यक भारी कणों का निर्माण करता है।
हाल के एक अध्ययन में, LHCb टीम ने एक विशिष्ट प्रकार के क्षय पर ध्यान केंद्रित किया जहाँ एक तटस्थ B मेसॉन, म्यूऑन के एक जोड़े और आवेशित कणों के एक जोड़े (एक धनात्मक कौण और एक ऋणात्मक पायोन) में टूट जाता है। जबकि पिछले अध्ययनों में इस क्षय को तब देखा गया था जब कौण और पायोन एक-दूसरे के सापेक्ष धीमी गति से चल रहे थे, इस नए कार्य ने उच्च-ऊर्जा क्षेत्र में खोज का विस्तार किया है। शोधकर्ताओं ने 2011 और 2018 के बीच एकत्र किए गए डेटा का विश्लेषण किया, जो टक्कर की घटनाओं की एक विशाल मात्रा के अनुरूप है। उन्होंने विशेष रूप से कौण-पायोन जोड़े के द्रव्यमान (mass) को देखा, एक ऐसा माप जो हमें बताता है कि उनकी गति और अंतःक्रिया में कितनी ऊर्जा बंधी हुई है। टीम ने उस सीमा पर ध्यान केंद्रित किया जहाँ यह द्रव्यमान 1000 और 1835 द्रव्यमान-ऊर्जा इकाइयों के बीच है, एक ऐसा क्षेत्र जिसे इस विशिष्ट क्षय मोड के लिए पहले पूरी तरह से नहीं खोजा गया था।
इस विश्लेषण के लिए अरबों टक्कर की घटनाओं में से उन कुछ चुनिले अंशों को खोजने की आवश्यकता थी जो इस दुर्लभ क्षय के हस्ताक्षर (signature) से मेल खाते हों। टीम ने बैकग्राउंड शोर (background noise) को फ़िल्टर करने के लिए परिष्कृत कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग किया, जो अन्य कण अंतःक्रियाओं से बना होता है जो सिग्नल की नकल कर सकते हैं। एक बार जब उन्होंने वास्तविक घटनाओं को अलग कर लिया, तो उन्होंने विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर यह क्षय कितनी बार होता है, इसका मापन किया। परिणाम स्पष्ट थे: इस विशिष्ट उच्च-द्रव्यमान क्षेत्र में इस क्षय को पहली बार देखा गया था, और टीम ने सफलतापूर्वक इसके होने की दर को मापा। उन्होंने पाया कि यह क्षय एक ऐसी आवृत्ति के साथ होता है जिसे सटीक रूप से परिमाणित किया जा सकता है, जो एक नया डेटा बिंदु प्रदान करता है जो इन कणों के व्यवहार को समझने में मदद करता है।
महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने उस क्षेत्र में भी क्षय का अवलोकन किया जहाँ म्यूऑन जोड़े की ऊर्जा बहुत अधिक है, जो 'J/psi' नामक एक प्रसिद्ध कण की ऊर्जा से बहुत ऊपर है। इन उच्च-ऊर्जा क्षेत्रों में, यह क्षय पहले कभी नहीं देखा गया था। टीम ने इन क्षेत्रों में क्षय के अस्तित्व की पुष्टि की और इसकी दर को मापा, जिसमें पाया गया कि जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है, यह घटता जाता है—एक ऐसा व्यवहार जो कणों के घूमने के लिए उपलब्ध स्थान की अपेक्षित सीमाओं के अनुरूप है। यह मापन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह ऊर्जाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में इस क्षय की तस्वीर को पूरा करता है। इन नए परिणामों को निम्न ऊर्जाओं के पिछले मापों के साथ जोड़कर, वैज्ञानिकों के पास अब इस क्षय के शुरू से अंत तक के व्यवहार का एक पूर्ण दृश्य है।
ये निष्कर्ष अभी तक यह सिद्ध नहीं करते कि स्टैंडर्ड मॉडल गलत है, लेकिन वे इसे परीक्षण करने के लिए एक बहुत अधिक सटीक उपकरण प्रदान करते हैं। नया डेटा सिद्धांतकारों को वास्तविकता के साथ अधिक सटीकता के साथ अपनी भविष्यवाणियों की तुलना करने की अनुमति देता है, विशेष रूप से उन उच्च-ऊर्जा क्षेत्रों में जहाँ नए भौतिकी के प्रभाव अधिक सूक्ष्म हो सकते हैं। यह अध्ययन शामिल कणों के बीच जटिल अंतःक्रियाओं की समझ को भी परिष्कृत करने में मदद करता है, जो सटीक भविष्यवाणियां करने के लिए आवश्यक हैं। डेटा के इन अंतरालों को भरकर, LHCb सहयोग ने इस दुर्लभ प्रक्रिया का एक अधिक पूर्ण मानचित्र वैज्ञानिक समुदाय को दिया है, जो हमें यह समझने के एक कदम और करीब ले आया है कि क्या ब्रह्मांड हमारे वर्तमान सिद्धांतों से परे रहस्य रखता है।
तकनीकी सारांश: उच्च डाइहैड्रॉन द्रव्यमान पर B0→K+π−μ+μ− क्षय के ब्रांचिंग फ्रैक्शन का मापन
समस्या और प्रेरणा
फ्लेवर-चेंजिंग न्यूट्रल करंट (FCNC) प्रक्रियाएं, विशेष रूप से क्वार्क-स्तरीय संक्रमण b→sℓ+ℓ−, मानक मॉडल (SM) में अत्यधिक दमित (suppressed) हैं, जो उन्हें मानक मॉडल से परे भौतिकी (physics beyond the SM) के लिए संवेदनशील प्रोब बनाती हैं। विभिन्न b→sℓ+ℓ− विश्लेषणों में ब्रांचिंग फ्रैक्शन और कोणीय अवलोकनों (angular observables) के हालिया मापन ने विसंगतियों का एक सुसंगत पैटर्न प्रकट किया है, जिसे अक्सर विल्सन गुणांक C9 में बदलाव के रूप में सुसंगत रूप से व्याख्यायित किया जाता है। क्षय B0→K+π−μ+μ−, जहाँ Kπ प्रणाली K∗(892)0 वेक्टर रेजोनेंस द्वारा प्रभावी है, C9 के लिए एक प्राथमिक प्रोब के रूप में कार्य करती है। हालांकि, मौजूदा विश्लेषण मुख्य रूप से Kπ इनवेरिएंट मास (mKπ) क्षेत्र $1050MeV/c^2$ से नीचे तक ही सीमित रहे हैं।
उच्च mKπ और उच्च डिम्यूऑन इनवेरिएंट मास स्क्वेर (q2) तक मापन का विस्तार करना कई कारणों से महत्वपूर्ण है:
- यदि K∗(892)0 क्षेत्र में विसंगतियां संशोधित शॉर्ट-डिस्टेंस डायनेमिक्स से उत्पन्न होती हैं, तो उच्च mKπ पर भी समान प्रभाव अपेक्षित हैं।
- J/ψ रेजोनेंस के ऊपर के q2 क्षेत्रों के लिए इस क्षय का $1000MeV/c^2$ से ऊपर के डाइहैड्रोन मास रेंज में कोई अवलोकन मौजूद नहीं था।
- q2>15 GeV2/c4 क्षेत्र में क्षय की चौड़ाई (decay width) का सटीक निर्धारण करने के लिए सेमी-इनक्लूसिव b→sμ+μ− दरों का मूल्यांकन करना आवश्यक है, जो निम्न q2 पर विसंगतियों के समान विचलन प्रदर्शित करती हैं।
- व्यापक mKπ मापन अन्य विशिष्ट (exclusive) b \to s\mu^+\mu^ प्रक्रियाओं के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणियों हेतु हैड्रोनिक इनपुट (फॉर्म फैक्टर्स) पर प्रतिबंध प्रदान करते हैं।
कार्यप्रणाली (Methodology)
यह विश्लेषण 2011 और 2018 (रन 1 और रन 2) के बीच LHCb डिटेक्टर द्वारा एकत्र किए गए प्रोटॉन-प्रोटॉन टक्कर डेटा का उपयोग करता है, जो 8.4 fb−1 की एकीकृत ल्यूमिनोसिटी (integrated luminosity) के अनुरूप है। अध्ययन 1000<mKπ<1835 MeV/c2 और 0.1<q2<18.0 GeV2/c4 के काइनेटिक क्षेत्र पर केंद्रित है।
- नॉर्मलाइजेशन (Normalization): b-हैड्रॉन उत्पादन क्रॉस-सेक्शन पर निर्भरता को कम करने और व्यवस्थित अनिश्चितताओं (systematic uncertainties) को कम करने के लिए, ब्रांचिंग फ्रैक्शन को B0→J/ψ(→μ+μ−)K+π− क्षय के आधार पर नॉर्मलाइज किया गया है। नॉर्मलाइजेशन यील्ड को विस्तारित क्षेत्र 796<mKπ<1835 MeV/c2 में मापा गया है।
- चयन और बैकग्राउंड सप्रेशन (Selection and Background Suppression): सिग्नल उम्मीदवारों को K+π−μ+μ− फाइनल स्टेट से पुनर्गठित (reconstruct) किया जाता है। कॉम्बिनेटोरियल बैकग्राउंड को दबाने के लिए एक बूस्टेड डिसीजन ट्री (BDT) क्लासिफायर का उपयोग किया जाता है, जिसे सिम्युलेटेड सिग्नल और साइडबैंड डेटा पर प्रशिक्षित किया गया है। अन्य b→sμ+μ− क्षयों (जैसे, Λb0→K+pμ+μ−, Bs0→π+π−μ+μ−) से गलत पहचान किए गए हैड्रॉन्स से उत्पन्न होने वाले बैकग्राउंड को रोकने के लिए विशिष्ट पार्टिकल आइडेंटिफिकेशन (PID) वीटो लागू किए जाते हैं। ϕ(1020), J/ψ, और ψ(2S) रेजोनेंस के पास के क्षेत्रों को ट्री-लेवल ट्रांजिशन को दबाने के लिए बाहर रखा गया है।
- एफिशिएंसी करेक्शन (Efficiency Correction): फेज स्पेस में असमान स्वीकृति (acceptance) और उच्च-mKπ क्षेत्र में कई ओवरलैपिंग पार्शियल वेव्स के योगदान के कारण, एफिशिएंसी को q2, mKπ और तीन क्षय कोणों (cosθℓ, cosθK, ϕ) के पांच-आयामी फलन (function) के रूप में पैरामीटराइज किया गया है। एफिशिएंसी को लेजेंड्रे पॉलिनोमिअल्स (Legendre polynomials) के उत्पादों के योग का उपयोग करके मॉडल किया गया है, जिसे तीन अलग-अलग q2 क्षेत्रों (लो, सेंट्रल, और हाई) के लिए परिभाषित किया गया है।
- यील्ड एक्सट्रैक्शन (Yield Extraction): सिग्नल और कंट्रोल-चैनल यील्ड को 5175–5700 MeV/c2 की रेंज में फोर-बॉडी इनवेरिएंट मास (mKπμμ) के अनबिन्ड वेटेड मैक्सिमम-लाइक्लीहुड फिट्स के माध्यम से निकाला जाता है। सिग्नल लाइनशेप को एक गॉसियन और एक डबल-साइडेड क्रिस्टल बॉल फंक्शन के योग द्वारा मॉडल किया गया है। बैकग्राउंड को एक घटते एक्सपोनेंशियल द्वारा पैरामीटराइज किया गया है, जिसमें फेज-स्पेस डिस्टॉर्शन को संभालने के लिए हाई-q2 क्षेत्र में संशोधन किए गए हैं।
प्रमुख योगदान
यह कार्य विस्तारित काइनेटिक क्षेत्र 1000<mKπ<1835 MeV/c2 में दोनों mKπ और q2 के फलन के रूप में B0→K+π−μ+μ− ब्रांचिंग फ्रैक्शन का पहला डिफरेंशियल मापन प्रस्तुत करता है। विशेष रूप से:
- यह पूर्ण रेंज 0.1<q2<18.0 GeV2/c4 पर q2 अंतराल के 1–3 GeV2/c4 के माध्यम से डिफरेंशियल ब्रांचिंग फ्रैक्शन प्रदान करता है।
- यह सेंट्रल q2 क्षेत्र (1.1<q2<6.0 GeV2/c4) के भीतर mKπ अंतराल के 200–300 MeV/c2 के माध्यम से डिफरेंशियल ब्रांचिंग फ्रैक्शन प्रदान करता है।
- यह J/ψ रेजोनेंस के ऊपर के q2 क्षेत्रों के लिए 1000<mKπ<1835 MeV/c2 की mKπ रेंज में B0→K+π−μ+μ− क्षय का पहला अवलोकन है।
परिणाम
सिग्नल सिग्निफिएंस (significance) सभी मापे गए क्षेत्रों में पांच मानक विचलन (standard deviations) से अधिक है। मापे गए डिफरेंशियल ब्रांचिंग फ्रैक्शन्स को टेबल 2 और 3 में रिपोर्ट किया गया है (और चित्र 2 में विज़ुअलाइज़ किया गया है)।
- q2 स्पेक्ट्रम में, ψ(2S) क्षेत्र के ऊपर ब्रांचिंग फ्रैक्शन में एक उल्लेखनीय कमी देखी गई है, जिसका कारण घटता हुआ क्षय फेज स्पेस है।
- परिणाम रन 1 डेटा [13] का उपयोग करके LHCb द्वारा पिछले ब्रांचिंग फ्रैक्शन निर्धारण के साथ संगत हैं और उससे बेहतर (supersede) हैं।
- व्यवस्थित अनिश्चितताएं (systematic uncertainties) विस्तारित mKπ क्षेत्र में नॉर्मलाइजेशन मोड ब्रांचिंग फ्रैक्शन (B(B0→J/ψK+π−)) के सीमित ज्ञान द्वारा डोमिनेट की जाती हैं, जो बिन के आधार पर सांख्यिकीय अनिश्चितता (statistical uncertainty) के बीच 39% और 123% तक योगदान देती हैं। अन्य महत्वपूर्ण स्रोत एफिशिएंसी पैरामीटराइजेशन के लिए उपयोग किए गए पॉलिनोमियल्स का क्रम और सिम्युलेशन सैंपल साइज हैं।
महत्व
यह शोध दावा करता है कि निचले mKπ क्षेत्र [6] में पिछले परिणामों के साथ मिलकर यह B0→K+π−μ+μ− क्षय की चौड़ाई (decay width) के निर्धारण को पूरा करता है। यह सेमी-इनक्लूसिव प्रयोगात्मक b→sμ+μ− दरों, विशेष रूप से उच्च-q2 क्षेत्र के सटीक मूल्यांकन को सक्षम बनाता है, जो b→sμ+μ− विसंगतियों के लिए एक पूरक प्रोब प्रदान करता है। इसके अलावा, परिणाम अन्य विशिष्ट (exclusive) b→sμ+μ− प्रक्रियाओं के सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के लिए अतिरिक्त हैड्रोनिक इनपुट पर प्रतिबंध प्रदान करते हैं। लेखक नोट करते हैं कि हालांकि परिणाम अब उपलब्ध हैं, वर्तमान में विशिष्ट mKπ रेंज (>1000 MeV/c2) के लिए कोई स्टैंडर्ड मॉडल भविष्यवाणियां नहीं हैं, जिसके लिए मानक मॉडल के साथ अनुकूलता का पूर्ण मूल्यांकन करने के लिए आगे के सैद्धांतिक विकास की आवश्यकता है।
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