Angular analysis of the decay Λb0→Λ(1520)μ+μ−
LHCb 검출기의 9 fb−1 양성자-양성자 충돌 데이터를 사용하여, 본 논문은 Λb0→Λ(1520)μ+μ− 붕괴에 대한 첫 번째 각도 분석을 제시하며, 표준 모형 예측과 잘 일치하는 것으로 밝혀진 핵심 각도 관측량들을 측정한다.
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, H. Al Saleh, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, A. A. Alves Jr, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, Z. Amos, L. An, L. Anderlini, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, M. Bai, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, I. R. Barbosa, W. Barker, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, R. Bernet, A. Bertolin, L. Bertsch, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. B. Bonacci, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, E. Butera, C. Buti, J. S. Butter, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. Campomagnani, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, A. Codovini, C. Codovini, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, A. Corallo, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, C. Cotirlan, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, X. Dai, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, G. Darze, A. Davidson, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, A. De Robertis, E. De Santis, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Demaire-Lepape, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, J. F. Diverchy, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, J. Dorta Moreno, A. C. dos Reis, J. Dos Santos Oliveira, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, K. Duwe, A. Dziurda, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, B. Fernandez Rodino, J. Fernandez-John, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, R. Fiorenza, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Y. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, M. Fulghieri, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, J. George, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, A. Glioti, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, A. G. Gomez Mongui, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, S. Gong, J. A. Gooding, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, R. Grande Quartieri, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, M. Guittiere, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, A. Henrot, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, S. Jacevicius, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, V. Kholoimov, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, A. Kupsc, A. Kurzina, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, M. Lehuraux, C. Lemettais, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, L. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, J. Lin, S. Lin, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, J. Lyu, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, R. Mangrulkar, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, L. Mareso, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, A. Martinez Armas, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, S. E. R. Medaer, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, S. Mico, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. Mu, N. Muangkod, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, J. Nombela Royo, C. Normand, A. Novo Cal, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, O. Okhrimenko, R. Oldeman, N. Oldman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, L. Palombini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, C. Perez, A. Perez Casas, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, A. Petkovic, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, E. Picatoste Olloqui, M. Piccini, L. Piccolo, F. Piernas Diaz, B. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, G. Ramsey, M. S. Rangel, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, A. Romano, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, G. Ruggiero, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, H. Schumacher, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, S. Shelton, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, G. Souza De Castro, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, O. Steinkamp, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. Sun, D. Sundfeld, P. Svihra, V. Svintozelskyi, J. Swallow, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, R. Thornton, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Torlai, L. Toscano, D. Y. Tou, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, A. Valassi, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, P. Varrella, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, C. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, A. Wasili, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, A. S. White, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, T. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, S. Zalambani, J. A. Zamora Saa, F. Zangari, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, M. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, T. Zies, D. Zuliani, X. Zuo
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아원자 세계의 깊은 곳에서, 바리온이라 알려진 입자들은 물질의 근본적인 구성 요소인 세 개의 쿼크로 이루어져 있습니다. 이들 중 람다-b(Lambda-b) 바리온은 바텀 쿼크를 포함하고 있는 무겁고 불안정한 입자입니다. 입자 물리학의 지배적인 이론인 표준 모형에서, 이 입자는 더 가벼운 입자들로 붕괴하거나 부서질 수 있습니다. 이 과정이 일어나는 한 가지 구체적인 방식은 바텀 쿼크가 스트레인지 쿼크로 변하는 것인데, 이는 자연의 법칙에 의해 매우 드물게 일어나며 강력하게 억제되는 과정입니다. 이 변화는 매우 드물게 발생하며 오직 복잡한 양자 루프를 통해서만 일어나기 때문에, 하나의 정밀한 현미경 역할을 합니다. 만약 표준 모형의 규칙이 불완전하거나, 보이지 않는 새로운 힘이 존재한다면, 이 입자들이 부서지는 방식에 뚜렷한 지문을 남길 것입니다. 물리학자들은 이러한 희귀한 붕괴를 연구함으로써, 실제 자연의 행동이 이론의 정밀한 예측과 일치하는지, 아니면 데이터가 새로운 물리학을 가리키는 기초의 균열을 드러내는지 확인합니다.
LHCb(Large Hadron Collider beauty experiment)로 알려진 대형 강입자 충돌기 미용 실험의 연구진은 이제 람다-b 바리온이 람다(1520) 공명 상태와 한 쌍의 뮤온으로 붕괴하는 과정에 대한 첫 번째 상세한 각도 분석을 수행했습니다. 람다(1520)는 람다 입자의 짧은 수명을 가진 들뜬 상태로, 빠르게 양성자와 카온으로 분해됩니다. 결과적으로 발생하는 입자들이 서로를 기준으로 날아가는 방향을 조사함으로써, 연구진은 붕괴의 기하학적 구조를 재구성할 수 있었습니다. 그들은 2011년에서 2018년 사이에 수집된 데이터, 즉 9 페브 펨토(inverse femtobarns)의 양성자-양성자 충돌에 해당하는 데이터를 분석했습니다. 이 방대한 데이터셋을 통해 그들은 수천 개의 이러한 희귀한 사건들을 분리해 낼 수 있었으며, 붕괴의 형태를 설명하는 특정 물리량들을 측정할 수 있었습니다. 연구팀은 두 가지 핵심 측정값에 집중했는데, 하나는 뮤온들이 원래 입자의 방향으로 날아가는 것을 선호하는지 아니면 그 반대 방향으로 날아가는지를 알려주는 전후 비대칭성(forward-backward asymmetry)이며, 다른 하나는 붕해 각도의 전체적인 분포를 설명하는 CP 평균 각도 관측량(CP-averaged angular observable)입니다.
분석은 뮤온 쌍의 불변 질량(invariant mass)에 따른 다섯 가지 뚜렷한 구간에 걸쳐 수행되었으며, 이 값은 붕괴의 에너지 스펙트럼에서 좌표와 같은 역할을 합니다. 연구진은 신호를 배경 잡음으로부터 분리하기 위해 극도로 주의를 기울여야 했습니다. 그들이 찾고 있던 붕괴는 결합된 질량이 1520 MeV/c²에 매우 가까운 양성자와 카온을 생성하지만, 다른 입자들이 이 신호를 흉내 낼 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 그들은 주된 람다(1520) 공명 상태와 서로 다른 스핀 특성을 가진 더 가벼운 공명 상태들의 작은 기여도가 혼합된 것으로 취급하는 정교한 통계 모델을 사용했습니다. 또한 그들은 검출기 자체가 모든 방향을 동일하게 보지 못한다는 점을 고려하여, 상세한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이러한 편향을 보정했습니다. 데이터를 모델에 적합시킴으로써, 그들은 각 에너지 구간에서의 각도 관측량 값을 추출했습니다.
결과에 따르면, 측정된 전후 비대칭 값과 각도 분포는 표준 모형의 예측과 잘 일치하는 것으로 나타났습니다. 데이터는 새로운 물리학이나 현재의 이론을 넘어서는 힘의 존재를 시사하는 유의미한 편차를 드러내지 않았습니다. 현재 측정값은 통계적 한계, 즉 정밀도를 높이기 위해 더 많은 데이터가 필요하다는 제약을 받고 있지만, 결과가 이론적 기대와 일치한다는 사실은 이러한 희귀한 과정들에 대한 우리의 이해를 입증하는 중요한 성과입니다. 이 연구는 바리온 붕괴 연구의 새로운 기준을 세우며 메존(meson)에 대한 기존 연구를 보완하고, LHCb 실험이 계속해서 데이터를 수집함에 따라 더 정밀한 테스트를 위한 문을 열어줍니다. 이 연구는 이 특정 붕계 채널에 대해 자연이 현재의 통계적 불확실성 범위 내에서 표준 모형의 예측과 일관되게 행동함을 확인해 줍니다.
기술 요약: Λb0→Λ(1520)μ+μ− 붕괴의 각도 분석
문제 및 동기
본 논문은 표준 모형(SM) 내에서 카비보 억제(Cabibbo-suppressed) 및 루프 억제(loop-suppressed)되는 b→s 쿼크 전이를 포함하는 플래버 변화 중성 전류(FCNC) 붕괴인 Λb0→Λ(1520)μ+μ−를 다룬다. 유사한 중간자 붕괴(예: B→K(∗)μ+μ−)가 표준 모형 예측과 불일치를 보이는 반면, 바리온 붕괴는 보완적인 탐사 도구를 제공한다. Λb0 바리온 내의 추가적인 구경자(spectator) 쿼크의 존재는 강한 상호작용에 대한 다른 이론적 처리를 가능하게 하며, Λ(1520) 공명 상태(JP=3/2−)와 Λb0의 비제로(non-zero) 스핀은 중간자 붕계에서는 접근할 수 없는 스핀 구조의 조사를 가능하게 한다. 본 연구의 주요 목표는 이 특정 붕괴 채널에 대한 최초의 각도 분석을 수행하여 표준 모형 너머의 물리학(BSM)에 민감한 각도 관측량을 측정하는 것이다.
방법론
본 분석은 2011년부터 2018로 사이의 7, 8, 13 TeV 중심 질량 에너지에서 LHCb 검출기에 의해 수집된 9 fb−1의 적분 휘도를 갖는 양성자-양성자 충돌 데이터를 활용한다.
- 사건 선택 (Event Selection): 후보들은 Λ(1520)(pK−로 붕괴)와 두 개의 반대 전하 뮤온을 결합하여 재구성된다. 선택 기준에는 정점 품질(vertex quality), 비행 거리 유의성(flight distance significance), 입자 식별이 포함된다. 조합 배경(combinatorial background)을 억제하기 위해 다변량 부스팅 결정 트리(BDT) 분류기가 사용된다.
- 운동학적 영역 (Kinematic Regions): 분석은 디뮤온 불변 질량 제곱(q2)의 다섯 가지 구간, 즉 네 개의 좁은 빈 [0.1,3.0], [3.0,6.0], [6.0,8.0], [10.0,12.5] GeV2/c4와 하나의 넓은 빈 [1.1,6.0] GeV2/c4에서 수행된다. J/ψ 및 ψ(2S) 공명 영역은 제외된다.
- 각도 형식론 (Angular Formalism): 미분 붕괴 폭은 무거운 쿼크 극한(heavy-quark limit)에서 유도된 단순화된 식을 사용하여 모델링된다. 분석은 지배적인 Λ(1520) 공명(J=3/2)과 다른 스핀 J=1/2를 가진 하위 지배적 Λ∗ 공명들(집합적으로 Λ(1405) 및 Λ(1600)을 포함하는 ΛJ=1/2∗)의 기여를 고려한다.
- 피팅 전략 (Fitting Strategy):
- 질량 피팅 (Mass Fit): pK−μ+μ− 불변 질량에 대한 확장된 비표집 최대 우도 피팅(extended unbinned maximum-likelihood fit)을 통해 신호 수율을 결정한다. 신호는 Hypatia 함수로 모델링되며, 배경은 지수 함수로 모델링된다.
- 라인쉐이프 피팅 (Lineshape Fit): Λ(1520) 성분의 분율(f3/2) 대 J=1/2 배경을 결정하기 위해 pK− 불변 질량 분포를 피팅하며, Λ(1520)은 상대론적 브라이트-비그너(Breit-Wigner)로, J=1/2 성분은 다항식으로 모델링한다.
- 각도 피팅 (Angular Fit): 각도 분포(cosθℓ, cosθp)는 두 스핀 상태에 대한 CP-평균 각도 관측량과 공명 간의 강한 위상 간섭를 모델링하는 파라미터(i1,i2)를 포함하는 확률 밀도 함수(PDF)를 사용하여 피팅된다.
- 계통 오차 (Systematics): 질량 형태 모델링, 배경 구성, 각도 수용도(angular acceptance)에 대한 시뮬레이션 보정, 물리적 경계로부터 발생하는 피팅 편향을 포함하는 광범한 계통 오차 연구가 수행된다.
주요 기여
- 최초의 각도 분석: 본 연구는 Λb0→Λ(1520)μ+μ− 붕괴에 대한 최초의 각도 분석을 제시한다.
- 새로운 피팅 모델: 본 논문은 J=3/2 Λ(1520) 신호와 J=1/2 Λ∗ 배경을 간섭 항을 포함하여 동시에 처리하는 포괄적인 각도 피팅 모델을 도입한다. 이 모델은 의사 실험(pseudoexperiments)과 시뮬레이션을 통해 검증되었다.
- 새로운 관측량 측정: 분석은 여러 q2 빈에서 레프톤 앞-뒤 비대칭(AFB,3/2ℓ)과 CP-평균 각도 관측량(S1cc)을 결정한다.
결과
다섯 개의 q2 구간에 걸친 AFB,3/2ℓ 및 S1cc의 측정값은 표 3에 제시되어 있다. 결과는 통계적 오차에 의해 지배되며, 총 불확실성은 관측량과 빈에 따라 약 0.1에서 0.3 사이이다.
- 측정된 값들은 격자 QCD(Lattice QCD), 분산 경계(dispersive bounds), 쿼크 모델 계산에 기반한 표준 모형 예측과 잘 일치하는 것으로 나타났다.
- 구체적으로, AFB,3/2ℓ 값들은 대부분의 빈에서 불확정 범위 내에서 0과 일치하며, S1cc 값 또한 이론적 기대치와 일치한다.
- 본 분석은 Λ(1520)과 다른 Λ∗ 공명 사이의 간섭 효과가 무시할 수 없으며, 피팅 모델에 반드시 포함되어야 함을 확인한다.
의의
본 논문은 이 바리온 붕괴 채널에서 각도 관측량의 성공적인 첫 측정을 제공하며, 상호작용의 스핀 구조를 설명하는 데 사용된 이론적 프레임워크를 검증한다고 주장한다. 표준 모형 예측과의 일치는 현재의 정밀도 수준에서 이 특정 채널에서 표준 모형으로부터의 유의미한 편차가 없음을 시사한다. 저자들은 이 측정이 현재 통계에 의해 제한되어 있으며, 더 큰 데이터셋을 수집한 향후 LHCb 분석을 통해 더 복잡한 모델과 잠재적으로 더 나은 이론적 예측 간의 구분이 가능할 것이라고 언급한다. 이 연구는 겹치는 공명과 간섭를 고려하는 Λb0→Λ∗μ+μ− 붕해 분석을 위한 방법론을 확립한다.
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