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Search for $C\!P$ violation in $D^+ \to \phi \pi^+$ decays

LHCb 검출기에서 13 TeV로 수집된 6 fb⁻¹의 양성자-양성자 충돌 데이터를 사용하여, 본 연구는 Cabibbo-suppressed $D^+ \to \phi \pi^+$ 붕괴의 직접 CP 비대칭성이 0과 일치함을 측정하였으며, 해드론 충돌기에서는 처음으로 $D^+ \to K^0 \pi^+$ 대 $D^+ \to \overline{K}^0 \pi^+$ 붕래의 진폭 비와 상대적 강한 위상을 조사하였다.

원저자: 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. 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, 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. 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. 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, M. Chrzaszcz, 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, 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, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, 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, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, A. C. dos Reis, 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, J. Eschle, 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, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, 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, 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, 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, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, 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, 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, J. J. Lane, 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, 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, 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. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, 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, 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, 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. 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, 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. 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Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, G. Vasquez, 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, 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, D. Zuliani, G. Zunica

게시일 2026-07-23

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CC BY 4.0

원저자: 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, 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. 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. 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, M. Chrzaszcz, 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, 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, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, 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, V. Denysenko, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, A. C. dos Reis, 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, J. Eschle, 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, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, M. Ferrillo, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, K. L. Fischer, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, 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, 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, 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, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, 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, 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, J. J. Lane, 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, 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, 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. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, 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, 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, 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. 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, 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, 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, W. Sutcliffe, 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, 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, G. Vasquez, 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, 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, D. Zuliani, G. Zunica

원본 논문은 CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

우주를 거대한 우주적 파티라고 상상해 봅시다. 여기서 물질과 반물질은 서로 완벽한 거울 이미지로서, 같은 숫자로 도착해 완벽하게 조화를 이루며 춤을 추어야 합니다. 만약 그들이 정말로 동일했다면, 그들은 만나는 즉시 서로를 소멸시켜 빛의 섬광과 텅 빈 우주만을 남겼을 것입니다. 하지만 우리는 지금 별과 행성, 그리고 호기심 많은 십 대들이 가득한 우주에 살고 있습니다. 이는 무언가가 이 대칭성을 깨뜨렸음을 의미합니다. 어딘가에서 파티의 규칙이 물질 쪽에 아주 미세하게 유리하게 작용했습니다. 물리학자들은 이를 "CP 위반(Charge-Parity violation)"이라고 부릅니다. 이것은 우리의 존재를 가능하게 한 비밀스러운 재료입니다.

입자들이 어떻게 행동하는지에 대한 우리의 가장 뛰어난 레시피 북인 표준 모형(Standard Model)에는, 주로 뷰티(beauty) 쿼크나 스트레인지(strange) 쿼크와 같은 무거운 입자들과 관련된 몇몇 알려진 대칭성 붕괴 지점들이 있습니다. 하지만 이 모델이 예측하는 붕괴의 양은 왜 우리가 존재하는지를 설명하기에는 충분하지 않습니다. 그래서 과학자들은 이 불균형의 새로운 숨겨진 근원을 찾아 헤매고 있습니다. 그들은 눈을 "참(charm)" 섹터, 즉 참 쿼크를 포함하는 입자들의 놀이터로 돌렸습니다. 이 입자들은 하부 세계의 약자로 여겨집니다. 이들은 규칙을 매우 잘 따를 것으로 예상되며, CP 위반을 거의 보이지 않기 때문입니다. 만약 과학자들이 참 입자가 붕패하는 과정에서 아주 작은, 예상치 못한 흔들림을 발견한다면, 그것은 아직 발견되지 않은 새로운 규칙인 "새로운 물리학(new physics)"의 결정적 증거가 될 수 있습니다. 질문은 간단합니다. 이 참 입자들은 정정당당하게 경기를 치르고 있을까요, 아니면 그들의 행동 속에 숨겨진 치트키가 있는 걸까요?

거대한 참 탐색: 입자들은 속임수를 썼는가?

이 연구에서 CERN의 LHCb 협력팀은 양성자-양성자 충돌에서 나온 방대한 데이터를 샅샅이 뒤지는 초정밀 탐정 역할을 수행했습니다. 그들은 특정 붕괴를 관찰하고 있었습니다. 바로 참 메존(D+라고 불리는 입자)이 $\phi$ 메존과 파이온( $\pi$ )으로 부서지는 현상입니다. D+를 아주 깨지기 쉬운 유리 꽃병이라고 생각해보십시오. 이 꽃병은 두 개의 특정한 조각으로 산산조각 납니다. 과학자들은 이 꽃병이 "물질"으로 만들어졌을 때와 "반물질"로 만들어졌을 때 서로 다르게 부서지는지를 알고 싶었습니다. 만약 부서지는 패턴이 약간이라도 다르다면, 그것이 바로 CP 위반입니다.

이 미세한 차이를 포착하기 위해 팀은 매우 영리하게 행동해야 했습니다. 그들은 자신들의 검출기인 LHCb 기계가 완벽하게 중립적이지 않다는 것을 알고 있었습니다. 검출기가 양의 파이온을 음의 파이온보다 약간 더 잘 포착할 수도 있고, 혹은 충돌에서 이 입자들이 태어나는 방식이 한쪽을 더 선호할 수도 있습니다. 이것들은 실제 신호를 가릴 수 있는 잡음인 "성가신 비대칭성(nuisance asymmetries)"입니다. 이 노이즈를 제거하기 위해 팀은 "교정 모드(calibration mode)"를 사용했습니다. 그들은 $D^+ \to \phi\pi^+$ 붕계와 매우 유사한 또 다른 붕괴인 $D^+ \to K_S^0\pi^+$ 를 비교했습니다. 이 두 번째 붕괴는 중성 카온( $K_S^0$ )을 포함하는데, 이 입자는 검출기를 통과하며 물질과 반물질 상태 사이를 진동하는 일종의 모양 변형자입니다.

여기서 이야기는 까다로워집니다. 중성 카온은 단순히 직선으로 날아가는 것이 아니라, 검출기의 물질과 상호작용하고, 재생(regenerate)되며, 자신들만의 비대칭성을 만들어내는 방식으로 혼합됩니다. 이전 연구들에서 과학자들은 이러한 복잡한 상호작용 중 일부를 무시하거나 그것이 0이라고 가정해야만 했습니다. 하지만 이 팀은 참 메존이 붕괴할 수 있는 다양한 방식들 사이의 간섭(interference)을 포함하여, 모든 것을 고려한 초고급 모델을 구축하기로 결정했습니다. 그들은 중성 카온의 여정을 마치 붐비는 방 안에서의 복잡한 춤처럼 취급하여, 자신들의 비틀거림을 춤 동작으로 착각하지 않도록 모든 굴곡과 회전을 지도화했습니다.

판결: 완벽하게 균형 잡힌 저울

2015년에서 2018년 사이에 수집된 엄청난 양의 데이터(6 inverse femtobarns에 해당하는 양)를 분석한 결과, 탐정들은... 아무것도 발견하지 못했습니다. 정확히 말하자면, 그들은 완벽한 균형을 발견했습니다.

$D^+ \to \phi\pi^+$ 붕괴에서의 직접적인 CP 비대칭성은 다음과 같이 측정되었습니다:
$(0.1 \pm 4.9 \text{ (stat)} \pm 2.4 \text{ (syst)}) \times 10^{-4}$

이를 번역해 보자면 이렇습니다: 결과는 사실상 제로(0)입니다. 숫자 $0.1$은 너무 작아서 사실상 반올림 오차 수준입니다. 그리고 "오차 막대(uncertainty)"는 숫자 자체보다 훨씬 큽니다. 이는 데이터가 이 특정 붕괴에서 물질과 반물질이 정확히 똑같이 행동한다는 아이디어와 완벽하게 부합함을 의미합니다. 여기에는 숨겨진 치트키의 증거가 없습니다. 적어도 이 참 섹터의 구석에서, 우주는 정정당당하게 게임을 하고 있습니다.

"강한 위상(Strong Phase)" 미스터리의 해제

그들은 CP 위반을 찾아내지는 못했지만, 대신 획기적인 다른 성과를 냈습니다. 그들은 중성 카온이 이 붕괴에서 어떻게 행동하는지를 결정하는 "강한 매개변수(strong parameters)"를 측정해 냈습니다. 구체적으로, 그들은 두 가지 서로 다른 붕괴 진폭의 비율( $r_\pi$ )과 "강한 위상" 차이( $\delta_\pi$ )를 결정했습니다.

붕괴를 하나의 음파라고 상상해 보십시오. "강한 위상"은 파동의 정점이 나타나는 타이밍과 같습니다. 만약 두 파동이 동시에 도착하면 서로를 증폭시키고, 서로 엇박자가 나면 서로를 상쇄합니다. 팀은 데이터들을 사용하여 이 파동들이 어떻게 간섭하는지를 정확하게 지도화했습니다. 그들은 데이터가 $\delta_\pi \approx -1.39$ 라디안이라는 특정 값과 가장 일치한다는 것을 발견했는데, 이는 "Factorisation-Assisted Topological Amplitudes(FAT)"라고 불리는 프레임워크의 이론적 예측과 일치합니다. 또한 그들은 $r_\pi$ 의 비율이 대략 $-0.073$임을 확인했습니다.

이것은 매우 중요한 일인데, 왜냐하면 하드론 충돌기에서 이 값들이 이론에 의해 추측된 것이 아니라 데이터로부터 직접 측정된 것은 이번이 처음이기 때문입니다. 이것은 마치 유령의 무게를 어떻게 될지 추측하는 대신, 마침내 유령의 정확한 무게를 직접 측정하는 것과 같습니다.

결론

이 논문은 $D^+ \to \phi\pi^+$ 붕괴가 자신의 반물질 쌍둥이와 완벽한 거울 관계를 유지하고 있지만, 이를 측정하는 도구들이 새로운 수준의 정교함으로 업그레이드되었다고 결론짓습니다. 팀은 이전에 무시되었던 간섭 효과를 포함하여 중성 카온의 복잡한 시간 의존적 행동을 성공적으로 모델링했습니다. 이 새로운 방법은 그들이 이전보다 더 많은 데이터를 사용할 수 있게 해주며, 여기에는 검출기에서 더 멀리 이동하고 더 늦게 붕괴하는 카온들도 포함됩니다.

그렇다면, 그들은 새로운 물리학을 발견했을까요? 아닙니다. 우주는 이 특정 붕괴에서 여전히 완고하게 대칭을 유지하고 있습니다. 하지만 그들이 지도를 개선했냐고요? 전적으로 그렇습니다. 모델을 정교화하고 강한 매개변수를 직접 측정함으로써, 그들은 미래의 탐색을 위한 안개를 걷어냈습니다. LHC가 향에 걸쳐 더 많은 데이터를 계속 수집함에 따라, 이 개선된 "노이즈 캔슬링" 기술은 다른 참 붕괴에서 더욱 미세하고 포착하기 어려운 CP 위반의 신호를 추적할 준비를 마칠 것입니다. 현재로서는 참 섹터는 하부 세계의 조용하고 고분고분한 구석이지만, 속삭임을 듣기 위한 도구들은 그 어느 때보다 날카로워졌습니다.

기술 요약: $D^+ \to \phi\pi^+$ 붕괴에서의 CP 위반 탐색

문제 및 동기
전하-패리티(CP) 위반은 우주의 물질-반물질 비대칭을 설명하기 위한 필수 조건이다. 표준 모형(SM)은 카브(Cabibbo)–코바야시–마키모토(CKM) 행렬을 통해 CP 위반을 설명하지만, 그로 인해 발생하는 크기는 우주론적 관측을 설명하기에는 불충분하다. 참(charm) 섹터에서의 정밀 탐색은 중요한데, 이는 참 붕괴가 업-타입 쿼크를 포함하여 $K$ 및 $B$ 메존 시스템에서 발견되는 다운-타입 쿼크와 보완적인 플래이버 섹터를 조사하기 때문이다. 표준 모형 내에서 참 붕괴의 CP 위반은 글래쇼-일리오풀루스-마이아니(GIM) 메커니즘으로 인해 매우 억제될 것으로 예상된다( $10^{-4}$ ~ $10^{-3}$ ).

$D^+ \to \phi\pi^+$ 붕가은 CP 위반에 특히 민감한 단일 카브 억제(singly Cabibbo-suppressed) 채널이다. 이 채널의 트리 레벨 진폭은 색 억제(color-suppressed)되어 있어, 새로운 물리(new-physics) 펜귄 기여의 상대적 영향을 강화할 가능성이 있다. 그러나 해드론 충돌기에서 이 채널의 직접 CP 비대칭( $a_{CP}$ )을 측정하는 것은 실험적으로 까다롭다. 원시 비대칭(raw asymmetry)은 생성 비대칭( $A_P$ )과 입자가 검출기 물질과 상호작용하며 발생하는 검출 비대칭( $A_D$ )에 의해 오염된다. 물리적 비대칭을 분리하기 위해서는 유사한 운동학적 특성을 가지면서 기대되는 CP 위반이 미미한 교정 모드(calibration mode)를 사용하여 이러한 방해 효과들을 상쇄해야 한다.

방법론
본 분석은 13 TeV의 중심 질량 에너지에서 LHCb 검출기를 통해 수집된, 6 fb $^{-1}$ 의 적분 휘도에 해당하는 Run 2(2015–2018) proton-proton 충돌 데이터를 활용한다. 연구는 $D^+ \to \phi\pi^+$ 신호에 집중하며, 풍부한 $D^+ \to K_S^0\pi^+$ 붕괴를 교정 채널로 사용한다.

교정 및 상쇄: 원시 비대칭 차이 $\Delta A_s$ 는 $D^+ \to K_S^0\pi^+$ 와 $D^+ \to \phi\pi^+$ 채널 간에 정의된다. 이 차이는 $D^+$ 생성 비대칭과 동반되는 하전 파이온의 검출 비대칭을 상쇄한다. 남은 항은 직접 CP 비대칭과 중성 케온의 검출 비대칭( $A_D(K_S^0)$ )의 합이다.
중성 케온 모델링: 본 연구의 핵심적인 진보는 중성 케온 검출 비대칭의 처리 방식이다. 이전의 측정들이 간섭 효과를 무시했던 것과 달리, 본 분석은 다음을 고려하는 시간 의존적 현상론적 모델을 채택한다:
1. 검출기 물질 내에서의 $K^0$ – $\bar{K}^0$ 혼합 및 재생(regeneration).
2. 카브-선호(Cabibbo-favored, CF) $D^+ \to \bar{K}^0\pi^+$ 와 이중 카브-억제(doubly Cabibbo-suppressed, DCS) $D^+ \to K^0\pi^+$ 진폭 사이의 간섭.
3. 결맞음 전방 산란(coherent forward scattering) 및 비결맞음 회절 재생(incoherent diffraction regeneration).
  간섭은 진폭 비 $r_\pi$ , 강한 위상차 $\delta_\pi$ , 그리고 CKM 요소에 의해 고정된 약한 위상 $\phi$ 에 의해 매개변수화된다.
데이터 선택 및 가중치 부여: 분석에는 검출기 버텍스 검출기 하류(downstream)에서 붕괴하는 $K_S^0$ 후보군(DD)이 포함되며, 이는 기존에는 제외되었던 데이터이다. 이를 통해 접근 가능한 붕괴 시간 범위를 확장하여 간섭 및 재생 효과를 증폭시킨다. 방해 비대칭의 상쇄를 보장하기 위해, $K_S^0$ 수명에 따라 정의된 13개의 붕괴 시간 빈(bin) 각각에서 $D^+ \to \phi\pi^+$ 샘플을 $D^+ \to K_S^0\pi^+$ 샘플과 운동학적으로 일치하도록 가중치를 부여한다.
피팅 전략: 측정은 $\Delta A_s$ 값들에 대한 프로파일-우도 피팅(profile-likelihood fit)을 사용하여 수행된다. 피팅은 상수 오프셋 $q$ (직접 CP 비대칭 $a_{CP}(D^+ \to \phi\pi^+)$ 를 나타냄)를 추출하는 동시에 $r_\pi$ 와 $\delta_\pi$ 를 방해 매개변수(nuisance parameters)로 취급한다. $r_\pi$ 에 대한 제약은 유사한 참 붕괴의 진폭 비를 기반으로 적용되며, $\delta_\pi$ 는 자유롭게 둔다.

주요 기여

확장된 데이터셋 및 운동학: 본 연구는 2018년 데이터와 검출기 수용 영역 외부에서 붕데하는 $K_S^0$ 후보를 포함하여, 전체 Run 2 데이터셋을 사용한 최초의 LHCb $a_{CP}(D^+ \to \phi\pi^+)$ 측정이다.
새로운 비대칭 모델: 본 논문은 중성 케온 검출 비대칭에 대해 CF-DCS 진폭 간의 간섭을 명시적으로 포함하는 모델을 해드론 충돌기에서 처음으로 도입하였다. 이를 통해 교정 채널에 대한 외부 이론적 가정에 대한 의존도를 줄이면서 CP 비대칭과 간섭을 지배하는 강한 매개변수를 동시에 결정할 수 있다.
해드론 충돌기에서의 최초 강한 매개변수 결정: 본 분석은 외부 이론 입력에 전적으로 의존하지 않고 데이터로부터 직접 유도된 $D^+ \to K_S^0\pi^+$ 붕괴의 진폭 비 절댓값( $r_\pi$ )과 상대적 강한 위상( $\delta_\pi$ )에 대한 최초의 해드론 충돌기 결정을 제공한다.

결과

직접 CP 비대칭: $D^+ \to \phi\pi^+$ 붕괴에서 측정된 직접 CP 비대칭은 다음과 같다:
$a_{CP}(D^+ \to \phi\pi^+) = (0.1 \pm 4.9 \text{ (stat)} \pm 2.4 \text{ (syst)}) \times 10^{-4}$
이 결과는 1표준편차 미만에서 CP 대칭(zero)과 호환된다. 이는 부분 데이터셋을 기반으로 한 이전의 LHCb 측정을 대체한다.
강한 매개변수: 분석은 $r_\pi$ 와 $\delta_\pi$ 에 대한 신뢰 구간을 결정한다. 결과는 $r_\pi = -0.073 \pm 0.004$ 및 $\delta_\pi = -1.39 \pm 0.05$ rad인 FAT(Factorisation-Assisted Topological) 이론 예측과 1 $\sigma$ 영역 내에서 호환된다. 양의 강한 위상( $\delta_\pi = +1.39$ rad)을 가진 솔루션은 2 $\sigma$ 영역 내에 있다.
대안적 결정: 외부 제약을 사용하여 $a_{CP}$ $a_{C P}$ 에 대한 두 가지 대안적 측정을 제시한다:
- $r_\pi$ 와 $\delta_\pi$ 에 대한 FAT 이론 예측을 사용하는 경우: $a_{CP} = (-2.2 \pm 3.3) \times 10^{-4}$ (음의 위상 시) 및 $(+4.6 \pm 3.3) \times 10^{-4}$ (양의 위상 시).
- $K_S^0/K_L^0$ 비대칭( $R_\pi$ )에 대한 CLEO 측정을 사용하는 경우: $a_{CP} = (0.4 \pm 5.0) \times 10^{-4}$ .

의의
본 논문은 개발된 방법론이 고정밀 플래이버 물리학에서 중성 케온 검출 비대칭을 다루는 데 있어 상당한 진전을 의미한다고 주장한다. CF-DCS 간섭를 포함하도록 비대칭 모델을 확장함으로써, 본 분석은 교정 채널에 대한 외부 이론적 가정에 대한 의존도를 낮추었다. 저자들은 현재 정밀도가 검출기 관련 계통 오차보다는 간섭 매개변수( $r_\pi, \delta_\pi$ )의 통계적 불확실트에 의해 제한된다고 언급하였다. 따라서 이 접근 방식은 더 큰 데이터셋(예: LHC Run 3)을 사용하는 미래의 측정에 매우 적합하며, 이는 해당 매개변수들에 대한 더 엄격한 제약을 허용하고 불확실성을 추가로 감소시켜 참 섹터에서의 CP 위반 효과에 대한 민감도를 향상시킬 것이다. Run 1과 Run 2 결과의 결합은 $a_{CP}(D^+ \to \phi\pi^+) = (-0.2 \pm 5.3) \times 10^{-4}$ 를 나타낸다.

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