Branching fraction measurement of the B0→K+π−μ+μ− decay at high dihadron mass
利用 LHCb 探测器收集的 8.4 fb⁻¹ 质子-质子碰撞数据,本研究报告了在 1000 至 1835 MeV/c² 的 K+π− 质量谱范围内,B0→K+π−μ+μ− 衰变的支率首次微分测量结果,其中包括在该区域内首次观测到该衰变在 J/ψ 共振峰之上的现象。
原作者: LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, S. Akar, K. Akiba, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belov, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, R. Bernet, A. Bertolin, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. Bolzonella, R. B. Bonacci, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, D. Brundu, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. 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. Kooij, 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, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, D. 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, 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, T. Senger, 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, J. Sun, L. 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 Gao, D. Zuliani, G. Zunica
原始论文采用 CC BY 4.0 许可(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性,请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
在亚原子世界中,自然界遵循着一套被称为“标准模型”的严格规则,这一理论几十年来成功预言了粒子的行为方式。然而,物理学家长期以来一直怀疑,这本规则书是不完整的,缺少了一个能够解释宇宙更深层奥秘的章节。为了寻找这些缺失的部分,科学家们在寻找自然界似乎在打破自身定律的时刻。其中一个最有希望的研究方向是被称为B介子的重粒子衰变。这些不稳定的粒子在高速碰撞中产生,最终会分解成更轻的粒子。有时,它们的转化方式在理论上是可能的,但极其罕见:B介子内部的一个重的底夸克转变为一个较轻的奇夸克,并在此过程中发射出一对缪子(电子的重型近亲)。这种特定的转化在标准模型中是如此罕见,以至于即使与预测速率仅有微小的偏差,也可能预示着存在新的、尚未发现的力量或粒子。
多年来,研究人员一直在测量这些罕见的衰变,一种模式也随之浮现。在几次不同的实验中,这些事件发生的频率以及粒子飞散的角度都显示出与标准模型预测的一致且令人困惑的不匹配。这种差异表明,支配这些相互作用强度的数学数值可能与我们所认为的不同。为了解决这个谜题,科学家需要以极高的精度在广泛的条件下测量这些衰变,寻找理论可能失效的地方。欧洲核子研究中心的LHCb合作组一直处于这一努力的前沿,利用大型强子对撞机通过撞击质子来创造研究这些重粒子所需的条件。
在最近的一项研究中,LHCb团队专注于一种特定类型的衰变,即一个中性B介子分解为一对缪子和一对带电粒子:一个正卡昂和一个负派ों。虽然之前的研究曾观察过卡昂和派ों相对于彼此运动较慢时的这种衰变,但这项新工作将搜索范围扩大到了更高能量的区域。研究人员分析了2011年至2018年间收集的数据,这对应于海量的碰撞事件。他们特别关注了卡昂-派ों对的质量,这一测量值告诉我们它们的运动和相互作用中蕴含了多少能量。团队关注的范围是卡昂-派ों质量在1000到1835个质量-能量单位之间的区间,这个区域此前从未针对这种特定的衰变模式进行过彻底探索。
这项分析需要从数十亿次碰撞事件中筛选出极少数符合这种罕见衰变特征的事件。团队使用了复杂的计算机算法来过滤背景噪声,即那些可以模拟该信号的其他粒子相互作用。一旦隔离出真实的事件,他们就测量了这些衰变在不同能量水平下发生的频率。结果非常明确:研究人员首次在这一特定的高质量区域观察到了这种衰变,并成功测量了其发生速率。他们发现,这种衰变发生的频率是可以被精确量化的,这提供了一个新的数据点,有助于绘制出这些粒子的行为图谱。
至关重要的是,研究人员还观察了缪子对能量极高(远高于著名的J/psi粒子能量)区域内的衰变。在这些高能区,这种衰变此前从未被观测到。团队确认了这种衰变在这些区域的存在并测量了其速率,发现随着能量的增加,其速率会下降,这种行为符合粒子可用运动空间的预期极限。这一测量具有重要意义,因为它完整了这种衰变在广泛能量范围内的图像。通过将这些新结果与以往低能量下的测量相结合,科学家现在拥有了关于这种衰变从始至终如何行为的全景视图。
这些发现目前尚未证明标准模型是错误的,但它们提供了一个更锐利的测试标准模型的工具。新数据允许理论学家以更高的准确度将他们的预测与现实进行对比,特别是在新物理效应可能更为微妙的高能区域。这项研究也有助于完善对涉及粒子之间复杂相互作用的理解,而这些相互作用对于做出准确预测是必不可少的。通过填补这些数据空白,LHCb合作组为科学界提供了一份关于这一罕见过程更完整的地图,让我们离了解宇宙是否隐藏着超越现有理论的秘密又近了一步。
技术摘要:高双强子质量区域内 B0→K+π−μ+μ− 衰变的分支比测量
问题与动机
味改变中性流(FCNC)过程,特别是夸克级跃迁 b→sℓ+ℓ−,在标准模型(SM)中受到强烈抑制,因此是探测超越标准模型新物理的敏感探针。近期关于各种 b→sℓ+ℓ− 分析中分支比和角观测量的测量结果显示出一致的偏差模式,这些偏差通常被一致地解释为威尔逊系数 C9 的偏移。B0→K+π−μ+μ− 衰变中,Kπ 系统由 K∗(892)0 矢量共振态主导,是探测 C9 的主要手段。然而,现有的分析大多局限于 Kπ 不变量质量(mKπ)在 1050 MeV/c2 以下的区域。
将测量扩展到更高的 mKπ 和更高的双轻子不变量质量平方(q2)至关重要,原因如下:
- 如果 K∗(892)0 区域的偏差源于修正的短距离动力学,类似的效应也预期会出现在更高的 mKπ 处。
- 在 J/ψ 共振峰以上的 q2 区域,尚未观测到该衰变在上述双强子质量范围内的存在。
- 为了评估半包含式 b→sμ+μ− 率,准确确定 q2>15 GeV2/c4 区域的衰变宽度是必要的,因为这些速率在低 q2 区域表现出类似的偏差。
- 更宽的 mKπ 测量可以为其他排他性 b→sμ+μ− 过程的理论预测提供有关强子输入(形状因子)的约束。
方法论
本分析利用了 LHCb 探测器在 2011 年至 2018 年间(Run 1 和 Run 2)收集的质子-质子碰撞数据,对应于 8.4 fb−1 的积分亮度。研究重点关注的运动学区域为 1000<mKπ<1835 MeV/c2 以及 0.1<q2<18.0 GeV2/c4。
- 归一化: 为了减少对 b 强子产生截面的依赖并降低系统误差,分支比通过归一化到 B0→J/ψ(→μ+μ−)K+π− 衰变来进行。归一化产额是在扩展区域 796<mKπ<1835 MeV/c2 内测量的。
- 选择与背景抑制: 信号候选者从 K+π−μ+μ− 末态进行重建。采用提升决策树(BDT)分类器来抑制组合背景,该分类器基于模拟信号和侧带数据进行训练。应用了特定的粒子识别(PID)否决措施,以排除来自其他 b→sμ+μ− 衰变中误识别强子的背景(例如 Λb0→K+pμ+μ−、Bs0→π+π−μ+μ−)。ϕ(1020)、J/ψ 和 ψ(2S) 共振峰附近的区域被排除,以抑制树级跃迁。
- 效率校正: 由于在高 mKπ 区域存在不均匀的接受度以及多个重叠部分波的贡献,效率被参数化为一个关于 q2、mKπ 和三个衰变角(cosθℓ, cosθK, ϕ)的五维函数。该效率使用勒让德多项式乘积之和进行建模,并针对三个 q2 区域(低、中、高)分别定义。
- 产额提取: 信号和控制通道的产额通过对四体不变质量(mKπμμ)在 5175–5700 MeV/c2 范围内的非分箱加权极大似然拟合进行提取。信号线形由一个高斯函数和一个双侧 Crystal Ball 函数之和建模。背景由递减指数函数参数化,并在高 q2 区域进行了修正,以解释相空间畸变。
主要贡献
本工作首次展示了在扩展运动学区域 1000<mKπ<1835 MeV/c2 内,作为 mKπ 和 q2 函数的 B0→K+π−μ+μ− 微分分支比测量。具体而言:
- 它提供了在全范围 0.1<q2<18.0 GeV2/c4 内,以 1–3 GeV2/c4 为 q2 区间的微分分支比。
- 它提供了在中央 q2 区域(1.1<q2<6.0 GeV2/c4)内,以 200–300 MeV/c2 为 mKπ 区间的微分分支比。
- 它构成了在 J/ψ 共振峰以上 q2 区域内,对 mKπ 范围 1000<mKπ<1835 MeV/c2 的 B0→K+π−μ+μ− 衰变的首次观测。
结果
信号显著性在所有测量区域均超过五个标准差。测得的微分分支比列于表 2 和表 3 中(并通过图 2 展示)。
- 在 q2 能谱中,观察到在 ψ(2S) 区域上方分支比显著下降,这归因于衰变相空间的减小。
- 结果与之前 LHCb 使用 Run 1 数据得出的分支比测定值 [13] 相兼容,并取代了该结果。
- 系统误差主要受限于扩展 mKπ 区域内归一化模分支比(B(B0→J/ψK+π−))的有限认知,根据不同分箱,其对统计误差的贡献在 39% 到 123% 之间。其他显著来源包括用于效率参数化的多项式阶数以及模拟样本量。
意义
本文声称,通过结合低 mKπ 区域的先前结果 [6],这项测量完成了 B0→K+π−μ+μ− 衰变宽度的确定。这使得能够更准确地评估半包含式实验 b→sμ+μ− 率,特别是在高 q2 区域,从而为 b→sμ+μ− 反常现象提供补充性探测。此外,结果还为其他排他性 b→sμ+μ− 过程的理论预测提供了额外的强子输入约束。作者指出,尽管结果现已可用,但目前尚无针对所考虑的特定 mKπ 范围(>1000 MeV/c2)的分支比的标准模型预测,这需要进一步的理论发展来充分评估其与标准模型的相容性。
您所在领域的论文太多了?
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要,使用您的语言。
每周获取最佳 高能实验 论文。
受到斯坦福、剑桥和法国科学院研究人员的信赖。
请查收邮箱确认订阅。
出了点问题,再试一次?
无垃圾邮件,随时退订。