Search for the decays B(c)+→μ+νμγ
Met behulp van proton-protonbotsingsgegevens verzameld door het LHCb-experiment rapporteert dit artikel de eerste zoektocht naar de radiatieve leptonische vervallen B+→μ+νμγ en Bc+→μ+νμγ bij een hadronenversneller, waarbij geen bewijs voor deze processen werd gevonden en bovengrenswaarden voor hun vertakkingsfracties zijn vastgesteld.
Oorspronkelijke auteurs: 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, 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. 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. 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, 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, 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, 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, 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, F. De Gregorio, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, 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, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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, 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, G. Mancinelli, 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, 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, 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, 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, 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. 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, 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, 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, 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, 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, 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. 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, 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, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, 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, 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, X. Zuo
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je het universum voor als een gigantische, hogesnelheids deeltjesversneller, een kosmische pinballmachine waar wetenschappers protonen op elkaar laten botsen met energieën van 13 TeV om te zien welke piepkleine, exotische stukjes eruit vliegen. Het LHCb-experiment bij CERN is als een superprecieze camera die is opgesteld om deze vluchtige momenten te vangen. In deze nieuwste "snapshot" van 5,4 fb⁻¹ aan data (een enorme hoeveelheid botsingsgeschiedenis) ging het team op een schattenjacht naar twee zeer specifieke, zeer zeldzame soorten verval: het B+ meson en het B+c meson dat vervalt in een muon, een neutrino en een foton (een lichtdeeltje).
Beschouw deze mesonnen als instabiele, zware "ouder"-deeltjes die normaal gesproken voorspelbare "kinderen" worden. Maar de wetenschappers zochten naar een "geest"-verval waarbij de ouder verdwijnt, waarbij alleen een muon (een zware neef van het elektron), een neutrino (een spookachtig deeltje dat nauwelijks met iets interacteert) en een enkele flits van licht achterblijven. Dit specifieke verval is als een goocheltruc: de ouder verdwijnt, en de enige aanwijzingen die overblijven zijn een zwaar elektron-achtig deeltje, een geest en een foton.
De Grote Geestjacht
Het team heeft een geavanceerde val gezet. Omdat neutrino's onzichtbaar zijn en wegvliegen zonder een spoor achter te laten, konden de wetenschappers niet simpelweg zoeken naar het ontbrekende stukje. In plaats daarvan zochten ze naar een slimme omweg: ze wachtten tot de foton tegen het materiaal van de detector botste en splitste in een elektron-positron-paar. Dit gaf hen drie sporen (het muon en de twee elektronen) om de "plaats delict" te reconstrueren en te achterhalen waar het verval plaatsvond, zelfs met het ontbrekende neutrino. Ze gebruikten krachtige computeralgoritmen (zoals XGBoost, een type kunstmatige intelligentie) om de miljoenen "valse" gebeurtenissen te filteren die er vergelijkbaar uitzagen maar slechts achtergrondruis waren.
Het Resultaat: Geen Schat Gevonden (Nog Niet)
Na het doorzoeken van de data was het resultaat een beetje een "mislukking", maar wetenschappelijk gezien erg belangrijk. Het team vond geen bewijs voor een overschot aan deze zeldzame vervallen. Met andere woorden, ze hebben de schat die ze zochten niet gevonden. Het aantal gebeurtenissen dat ze zagen, kwam exact overeen met wat ze verwachtten van de achtergrondruis.
Omdat ze de deeltjes niet hebben gevonden, konden ze niet meten hoe vaak dit gebeurt. In plaats daarvan hebben ze een "plafond" ingesteld voor hoe algemeen dit zou kunnen zijn. Ze zijn voor 90% zeker dat:
- Het B+ meson op deze manier minder dan 4,0 × 10⁻⁶ keer vervalt (dat is minder dan 4 keer in een miljoen).
- Het B+c meson op deze manier minder dan 1,6 × 10⁻³ keer vervalt (dat is minder dan 16 keer in tien duizend).
Dit zijn de strikte bovengrenzen. Als het verval al plaatsvindt, moet het zeldzamer zijn dan deze limieten.
Waarom Dit Belangrijk Is
Hoewel ze het verval niet hebben gevonden, is dit een grote zaak om twee redenen. Ten eerste is dit de allereerste keer dat iemand naar deze specifieke vervallen heeft gezocht bij een hadronenversneller (een machine die protonen op elkaar laat botsen). Voorheen hadden alleen andere soorten experimenten dit geprobeerd, en zij stelden iets andere limieten vast. Ten tweede is dit de eerste keer dat iemand het B+c → µ+νµγ verval heeft onderzocht.
Het artikel betoogt dat het vinden van dit verval een gouden ticket zou zijn voor het begrijpen van een mysterieus kenmerk van de "lichtkegel-distributieamplitude" (LCDA) van het B-meson. Denk aan de LCDA als een blauwdruk voor hoe de minuscule quarks binnen de meson bewegen. Wetenschappers hebben een parameter genaamd λB (lambda-B) die de typische impuls van de lichte quark daarin beschrijft, maar niemand weet de exacte waarde hiervan — het wordt geschat tussen de 200 en 600 MeV. Als ze dit verval hadden kunnen meten, zouden ze die blauwdruk kunnen vastleggen. Omdat ze het niet hebben gevonden, kunnen ze die blauwdruk nog niet vastleggen, maar ze hebben wel succesvol de mogelijkheid uitgesloten dat het verval veel voorkomt.
De Kern van het Verhaal
Het artikel sluit expliciet de mogelijkheid uit dat deze vervallen zo frequent plaatsvinden dat ze gemakkelijk op te merken zijn met de huidige data. Het bewijst niet dat het verval bestaat, noch bewijst het dat het niet bestaat; het zegt simpelweg: "Als het gebeurt, dan verbergt het zich heel goed, zeldzamer dan onze huidige limieten." De auteurs suggereren dat ze met de upgrade van de LHCb-detector en meer data in de toekomst (Run 3), eindelijk een glimp van deze ongrijpbare geest zouden kunnen opvangen. Voor nu gaat de zoektocht door, en houdt het universum zijn geheimen nog even stevig verborgen.
Technische Samenvatting: Zoektocht naar de vervallen B(c)+→μ+νμγ
Probleem en Motivatie
Precisietests van het Standaardmodel (SM) in de flavor-sector worden vaak beperkt door hadronische onzekerheden, met name de niet-perturbatieve kwantumchromodynamica (QCD) effecten in B-meson vervallen. Binnen de QCD-factorisatiebenadering worden deze dynamica gecodeerd in de lichtkegel-distributieamplitude (LCDA) van het B-meson. Een kritieke parameter voor exclusieve B-vervalvoorspellingen is het eerste inverse moment van de leading-twist LCDA, λB, die de typische impuls van de lichte toeschouwer-quark karakteriseert. Hoewel theoretische schattingen voor λB breed variëren (200–600 MeV), wordt het radiatieve leptonische verval B+→ℓ+νℓγ beschouwd als het optimale kanaal om de B-meson LCDA experimenteel te onderzoeken en λB te meten. Voor energetische fotonen factoriseert de vervalamplitude, waardoor de vertakkingsfractie bij leading power proportioneel is aan 1/λB2.
Ondanks het theoretische belang blijft het B+→ℓ+νℓγ verval ongeobserveerd vanwege de uitdagende eindtoestand (met een neutrino en een foton) en een kleine voorspelde vertakkingsfractie van O(10−6). Eerdere zoektochten door de BaBar- en Belle-collaboraties hebben bovengrenzen vastgesteld, maar hebben het signaal nog niet waargenomen. Bovendien is het radiatieve leptonische verval van het Bc+-meson (Bc+→μ+νμγ) tot op heden nog niet experimenteel onderzocht, ondanks theoretische voorspellingen die wijzen op een vertakkingsfractie tussen 2×10−5 en 8×10−5, verhoogd door CKM-matrixelementen ten opzichte van het B+-verval.
Methodologie
Deze analyse maakt gebruik van proton-proton botsingsdata verzameld door het LHCb-experiment bij een zwaartekrachtenergie van 13 TeV, wat overeenkomt met een geïntegreerde luminositeit van 5,4 fb−1 (2016–2018). De zoektocht richt zich op de vervallen B+→μ+νμγ en Bc+→μ+νμγ.
- Reconstructiestrategie: Omdat het vervalvertex van een B-meson niet gereconstrueerd kan worden vanuit een enkel geladen spoor (het muon) alleen, vertrouwt de analyse op fotonen die converteren in elektron-positron paren (γ→e+e−) binnen het materiaal van de vertexdetector. Dit levert drie sporen op (μ+,e+,e−) om het B-vervalvertex te reconstrueren en prompt achtergrond te onderdrukken.
- Kinematische Variabelen: Om de ontbrekende neutrino-impuls te compenseren, wordt de gecorrigeerde massa, mcorr(μ+γee), gebruikt. De fotonenergie in het rustframe van het B-meson, Eγ∗, wordt berekend en moet groter zijn dan 1 GeV.
- Achtergrondonderdrukking: Drie multivariate classificators (gebaseerd op XGBoost en Gradient Boosted Decision Trees) worden ingezet om het signaal te scheiden van:
- Combinatorische achtergrond.
- Achtergronden waarbij het geconverteerde foton afkomstig is van een neutrale pion (π0) of eta (η) meson verval.
- Gedeeltelijk gereconstrueerde achtergronden met extra geladen sporen (bijv. B+→D0μ+νμ).
De selectie behoudt ongeveer 22% van het B+-signaal en 8% van het Bc+-signaal, terwijl de achtergrond met ~98% wordt verminderd.
- Normalisatie: Vertakkingsfracties worden gemeten relatief aan het B0→K∗(892)0γ verval, dat wordt gereconstrueerd met geconverteerde fotonen om systematische onzekerheden gerelateerd aan fotonconversie-reconstructie te elimineren.
- Achtergrondmodellering: De dominante achtergronden (π0 en η) worden gemodelleerd met data-gedreven technieken. Kandidaten voor μ+π0 en μ+η worden gereconstrueerd door het geconverteerde foton te combineren met een extra calorimeter-foton (γcalo). Een unbinned maximum-likelihood fit aan de diphoton invariante massa bepaalt de opbrengsten, en de sPlot-techniek wordt gebruikt om de mcorr distributies voor deze achtergronden te extraheren. Misidentificatie-achtergronden (bijv. hadronen die als muon worden misidentificeerd) worden gemodelleerd met controle-samples met geïnverteerde particle identification (PID) eisen.
Belangrijkste Bijdragen
- Eerste Hadron Collider Zoektocht: Dit werk presenteert de eerste zoektocht naar B+→μ+νμγ bij een hadron collider.
- Eerste Bc+-Onderzoek: Dit vormt de eerste experimentele onderzoek naar het Bc+→μ+νμγ verval.
- Methodologische Innovatie: De analyse demonstreert de haalbaarheid van het reconstrueren van radiatieve leptonische vervallen met ontbrekende neutrino's bij de LHC door gebruik te maken van fotonconversies om de noodzakelijke vertexing-informatie te verkrijgen.
- Efficiëntiekaarten: Het artikel biedt efficiëntiekaarten als functie van fotonenergie (Eγ∗) en heliciteitshoek (cosθℓ), waardoor de resultaten onder verschillende theoretische modellen kunnen worden geherinterpreteerd.
Resultaten
Er wordt geen significante overmaat aan gebeurtenissen boven de verwachte achtergrond waargenomen voor noch voor het ene, noch voor het andere signaalverval. De opbrengsten na bias-correctie zijn 32±24 voor B+→μ+νμγ en 13−5+6 voor Bc+→μ+νμγ. Bijgevolg zijn bovengrenzen voor de vertakkingsfracties vastgesteld op 90% betrouwbaarheidsniveau (CL) voor fotonen met Eγ∗>1 GeV:
- B(B+→μ+νμγ)<4,0×10−6
- B(Bc+→μ+νμγ)<1,6×10−3
De gemeten vertakkingsfracties zijn compatibel met nul binnen 1,3 en 2,4 standaarddeviaties voor respectievelijk de B+ en Bc+ vervallen. De sensitiviteit voor het B+ verval is vergelijkbaar met de beste eerdere resultaten van de Belle-collaboratie.
Significantie
Dit artikel vestigt de eerste experimentele restricties op het Bc+→μ+νμγ verval en biedt een competitieve bovengrens voor het B+→μ+νμγ verval in een hadron collider omgeving. Hoewel de huidige limieten de centrale waarden van de Standaardmodel voorspellingen nog niet bereiken, valideert de analyse de reconstructietechniek die vereist is om deze vervallen te meten. De auteurs merken op dat deze zoektochten naar verwachting aanzienlijk zullen profiteren van de verhoogde luminositeit en verbeterde prestaties van de geüpgradede LHCb-detector in Run 3, wat cruciaal zal zijn voor het uiteindelijk observeren van deze vervallen en het beperken van de B-meson LCDA parameter λB.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.
Ontvang wekelijks de beste high-energy experiments papers.
Vertrouwd door onderzoekers van Stanford, Cambridge en de Franse Academie van Wetenschappen.
Check je inbox om je aanmelding te bevestigen.
Er ging iets mis. Opnieuw proberen?
Geen spam, altijd opzegbaar.