Model-independent measurement of the transversity amplitudes of the B0→K∗0μ+μ− decay
Utilizzando 8,4 fb−1 di dati LHCb, questo studio presenta una misura indipendente dal modello delle ampiezze di trasversalità di B0→K∗0μ+μ− tramite polinomi di Legendre, rivelando deviazioni significative nel coefficiente di Wilson $C_9 rispetto alle previsioni del Modello Standard che aiutano a distinguere gli effetti adronici dalla potenziale nuova fisica.
Autori originali: 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, 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, M. Barbetti, 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, 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, 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, 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. Delaney, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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. 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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, 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, 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, A. Novo Cal, 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, 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, A. Pereiro Castro, 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, 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, A. Romano, 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. 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Immaginate l'universo come una gigantesca cucina cosmica dove le particelle sono gli ingredienti. Per decenni, i fisici hanno seguito un libro di ricette molto rigoroso chiamato Modello Standard. Questo libro ci dice esattamente come le particelle dovrebbero mescolarsi, danzare e trasformarsi l'una nell'altra. È stata una ricetta perfetta per molto tempo, prevedendo quasi ogni piatto che l'universo serve. Ma recentemente, gli chef hanno notato che qualcosa di strano sta accadendo in un angolo specifico della cucina: un processo raro in cui una particella pesante chiamata mesone B decade in una più leggera e in una coppia di muoni (che sono come cugini pesanti degli elettroni). Secondo il libro delle ricette, questa danza dovrebbe avvenire con un ritmo molto specifico. Tuttavia, quando gli scienziati osservano le particelle danzare, vedono alcuni passi che non corrispondono esattamente alla musica. È come se i ballerini fossero leggermente fuori sincrono con il direttore d'orchestra. Questo ha scatenato un enorme mistero: il libro delle ricette è sbagliato, o c'è un ingrediente nascosto che non abbiamo ancora preso in considerazione? È qui che entra in gioco un nuovo team di scienziati dell'esperimento LHCb al CERN per indagare.
Questo articolo è come un replay in alta definizione e al rallentatore di quella danza strana, ma con un tocco particolare. Invece di limitarsi a osservare la danza in blocchi ampi e sfocati, gli scienziati hanno deciso di filmare ogni singolo fotogramma senza fermarsi. Hanno studiato il decadimento del mesone B in un mesone K-star e due muoni, utilizzando una enorme quantità di dati raccolti dallo scontro di protoni a velocità incredibili. La chiave della loro indagine è stata un approccio "model-independent" (indipendente dal modello). Di solito, gli scienziati cercano di adattare i dati a una teoria preesistente, come cercare di forzare un incastro quadrato in un buco rotondo. Invece, questi ricercatori hanno utilizzato uno strumento matematico chiamato polinomi di Legendre (pensateli come un set di righelli flessibili e ondulati) per descrivere la forma della danza esattamente come appariva, senza forzarla a sembrare qualcosa che si aspettavano. Si sono concentrati su un intervallo specifico di energia, tra 1,1 e 8,0 GeV²/c⁴, che è il punto ideale tra altre due risonanze di particelle note dove l'azione è più interessante.
I risultati di questa analisi "al rallentatore" sono piuttosto eccitanti. Quando hanno ricostruito le mosse della danza usando i loro righelli flessibili, hanno scoperto che il ritmo dei muoni non corrispondeva alla previsione del Modello Standard. Nello specifico, hanno misurato una quantità relativa alle "ampiezze di trasversalità" (che descrivono come le particelle ruotano e si orientano durante il decadimento) e hanno trovato delle deviazioni. Quando hanno tradotto queste deviazioni nel linguaggio dei "coefficienti di Wilson" (che sono come le manopole di una macchina che controllano la forza di certe forze), hanno scoperto che la manopola per una forza specifica, chiamata C9, era girata significativamente lontano da dove il Modello Standard diceva che avrebbe dovuto essere. L'articolo afferma che questa deviazione è compresa tra 4,3 e 4,8 deviazioni standard (σ) rispetto al valore atteso. Nel mondo della fisica delle particelle, un risultato a 5 sigma è solitamente lo standard d'oro per una "scoperta", quindi, sebbene non sia ancora arrivato a quel punto, è un indizio molto forte — come un segnale acustico persistente e rumoroso di un rilevatore di fumo che suggerisce che qualcosa è sicuramente sbagliato nel cablaggio.
Gli scienziati hanno anche controllato se questa stranezza potesse essere spiegata dalle interazioni disordinate e complesse delle particelle stesse (note come effetti adronici) piuttosto che da una nuova fisica. Misurando direttamente le ampiezze senza assumere un modello specifico, hanno dimostrato che questo approccio permette loro di separare il "rumore" delle interazioni tra particelle dal potenziale segnale di nuova fisica. Hanno scoperto che, anche con le loro misurazioni attente, la discrepanza rimane. Hanno testato diversi modi di suddividere i dati (schemi di binning) e, nelle fette più dettagliate, la deviazione è diventata ancora più forte, raggiungendo i 4,8σ. Ciò suggerisce che più precisamente si guarda, più la danza sembra essere fuori passo con la vecchia ricetta.
In sintesi, questo articolo non sostiene di aver appena trovato una nuova particella o una nuova forza. Invece, fornisce la mappa più precisa, flessibile e priva di modelli di questo specifico decadimento di particelle mai realizzata. Conferma che le "anomalie di sapore" (i passi di danza strani) sono reali e persistenti, e fornisce alla comunità scientifica uno strumento potente per capire se l'universo stia nascondendo un nuovo ingrediente nel suo libro delle ricette o se la vecchia ricetta abbia solo bisogno di un aggiustamento molto attento e complesso. Gli autori concludono che, con più dati e strumenti teorici migliori, questo approccio sarà crucialo per risolvere il mistero del perché le particelle dell'universo danzino su un ritmo leggermente diverso.
Sintesi Tecnica: Misura indipendente dal modello delle ampiezze di trasversalità del decadimento B0→K∗0μ+μ−
Problema e Motivazione
Le correnti neutre a cambio di sapore sono soppresse nel Modello Standard (SM), rendendo processi come le transizioni b→sℓ+ℓ− sonde sensibili per la Nuova Fisica (NP). Recenti misurazioni delle frazioni di ramificazione e degli osservabili angolari nei decadimenti B0→K∗0μ+μ− hanno rivelato tensioni con le previsioni dello SM, collettivamente note come anomalie del sapore. Queste discrepanze, osservate a un livello di 3,6 - 4,1 deviazioni standard in canali specifici, suggeriscono potenziali contributi dalla NP o effetti adronici dello SM non presi in considerazione.
Una sfida critica nell'interpretare queste anomalie è distinguere tra i contributi della NP a corto raggio e gli effetti adronici a lungo raggio, che esibiscono dipendenze differenti dalla massa invariante dei dileptoni al quadrato, q2. Le analisi precedenti si sono spesso affidate a descrizioni del modello-dipendenti della dipendenza da q2 per separare tali contributi. Tuttavia, l'accuratezza dei contributi a lungo raggio in tali modelli rimane oggetto di dibattito teorico. Di conseguenza, vi è la necessità di un approccio indipendente dal modello che misuri direttamente le ampiezze di decadimento dai dati senza fare affidamento su previsioni teoriche esterne o separare esplicitamente i contributi a corto e lungo raggio. Ciò consente una descrizione continua degli osservabili angolari come funzione di q2, migliorando la sensibilità alla specifica dipendenza in q2 della potenziale NP.
Metodologia
Questo articolo presenta un'analisi delle ampiezze non binata del decadimento B0→K∗0(→K+π−)μ+μ− utilizzando dati di collisioni protone-protone registrati dall'esperimento LHCb. Il dataset corrisponde a una luminosità integrata di 8,4fb−1 raccolta a energie nel centro di massa di 7, 8 e 13 TeV. L'analisi si concentra nella regione di q2 1,1<q2<8,0GeV2/c4, situata tra i risonanze ϕ e J/ψ per evitare regioni in cui le ampiezze variano rapidamente e sono difficili da modellare.
Il nucleo della metodologia consiste in una parametrizzazione delle ampiezze di decadimento indipendente dal modello utilizzando i polinomi di Legendre. Il tasso di decadimento differenziale è descritto da cinque variabili cinematiche: la massa invariante al quadrato del sistema Kπ, q2, e tre angoli (θℓ,θK,ϕ). Le ampiezze di decadimento sono costruite come combinazioni lineari di polinomi di Legendre di ordine fino a tre:
A(q2)=α0L0(q2)+α1L1(q2)+α2L2(q2)+α3L3(q2)
dove αi sono componenti di ampiezza complesse. Questa scelta sfrutta l'ortogonalità dei polinomi di Legendre per ridurre le correlazioni tra le componenti di ampiezza, migliorando la stabilità del fit rispetto alle precedenti parametrizzazioni empiriche.
L'analisi tratta le parti reali e immaginarie delle componenti di ampiezza come parametri del fit, evitando discontinuità nella dipendenza da q2. Viene applicata una condizione di fissaggio della base per risolvere le simmetrie continue nella velocità di decadimento differenziale, lasciando un insieme unico di ampiezze. Il contributo S-wave è trattato come un parametro di disturbo (nuisance parameter), modellato come una funzione uniforme in q2, poiché il suo impatto è trascurabile rispetto alle incertezze statistiche.
La selezione del segnale prevede un'identificazione delle particelle rigorosa, requisiti topologici e l'uso di classificatori Boosted Decision Tree (BDT) per sopprimere i background, inclusi gli adroni mal identificati, i background di picco da B0→K∗0J/ψ e i background combinatori. Viene eseguito un fit di massima verosimiglianza esteso non binato simultaneamente sulla massa invariante e sulle quattro variabili angolari. La funzione di densità di probabilità (PDF) del segnale incorpora il tasso di decadimento differenziale quadridimensionale moltiplicato per una funzione di accettanza quadridimensionale, modellata come prodotto di polinomi di Legendre.
Contributi Chiave
- Prima Misura delle Ampiezze Indipendente dal Modello: Questo lavoro fornisce la prima misura delle ampiezze di trasversalità di B0→K∗0μ+μ− in modo indipendente dal modello utilizzando i polinomi di Legendre sull'intervallo q2 specificato.
- Dipendenza Continua da q2: Evitando la binnatura in q2 nell'estrazione delle ampiezze, l'analisi consente di costruire gli osservabili angolari come funzioni continue di q2. Questa flessibilità è cruciale per le analisi globali e per testare le previsioni teoriche riguardanti la dipendenza da q2 degli effetti adronici rispetto alla NP.
- Osservabili CP-Mediati: La misura è eseguita combinando i dataset B0 e Bˉ0, fornendo osservabili mediati per CP.
- Gestione dell'Incertezza Sistematica: L'analisi include una valutazione completa delle incertezze sistematiche, in particolare quelle relative alle correzioni cinematiche e del trigger, che si sono rivelate essere le fonti dominanti di errore sistematico.
Risultati
Il fit produce le componenti di ampiezza e le loro correlazioni, che vengono utilizzate per costruire gli osservabili angolari mediati per CP (Si e AFB).
- Osservabili: Gli osservabili misurati, in particolare S5 e l'asimmetria forward-backward AFB, mostrano deviazioni dalle previsioni dello SM calcolate con il pacchetto
flavio. - Coefficienti di Wilson: Interpretando i risultati all'interno del framework
flavio, l'analisi vincola il coefficiente di Wilson efficace C9.- Utilizzando lo schema di binnatura di base (simile alle precedenti analisi binate di LHCb), la deviazione del coefficiente di Wilson C9 dalla sua aspettativa dello SM è trovata essere di 4,3σ.
- Quando vengono utilizzati bin q2 più stretti (un quarto della dimensione dei bin di base) per costruire gli osservabili, la sensibilità aumenta e la deviazione sale a 4,8σ.
- Consistenza: I risultati per gli osservabili angolari sono in buon accordo con la più recente analisi angolare binata di LHCb, validando l'approccio indipendente dal modello.
Significatività
L'articolo afferma che questo approccio indipendente dal modello consente test robusti delle previsioni teoriche, aiutando a separare gli effetti adronici dai potenziali contributi dalla fisica oltre il Modello Standard. L'osservazione di deviazioni in C9 al livello di 4,3σ a 4,8σ rafforza l'esistenza delle anomalie del sapore nelle transizioni b→sℓ+ℓ−. Gli autori dichiarano che, man mano che le previsioni teoriche miglioreranno e saranno disponibili dataset più ampi, questo approccio basato sulle ampiezze fornirà una comprensione più profonda dell'origine di queste anomalie, permettendo potenzialmente misurazioni più precise della S-wave, delle asimmetrie CP e delle ampiezze scalari in futuro.
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Scelto da ricercatori di Stanford, Cambridge e dell'Accademia francese delle scienze.
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