Az LHCb megerősíti a Bs-mezonok bomlásától eltérő eltérést • Igor Ivanov • Tudományos hírek az "Elemekről" • Új fizika keresése, LHCb detektor, standard modell ellenőrzése, LHC

Az LHCb megerősíti a B s meson bomlásának másik eltérését

Ábra. 1. Két azonos bomlás: \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) és \ (B \ – K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \), (b \ to s \ mu ^ + \ mu ^ – \), de más környezetben. Mindkét esetben az LHCb együttműködés eltéréseket mutatott a standard modell jóslataival szemben.

Az LHCb együttműködés új kíváncsi eredményt jelent: új bomlási elemzés Bs → ϕμ+μ megerősíti a standard modelltől való eltérést a 3.5σ statisztikai szignifikancia szintjén. Ez az eredmény egy másik elem a "Szabványos Modellek igényeinek" fokozatosan növekvő listáján a collider oldalán.

A gyönyörű mezonok ritka bomlása körültekintõ tanulmányozása az egyik legfontosabb út, amely az új fizikának a normál modellen túli felfedezéséhez vezethet. A Large Hadron Collider első hároméves ülése során ilyen eseményekről hatalmas statisztikai adatokat gyűjtöttek és tanulmányoztak, elsősorban egy speciális LHCb detektor erőfeszítései révén. Néhány extra ritka bomlást észleltek először, mások pedig egy korábban nem elérhető részletességgel tanulmányozták (lásd az eredményeket az oldalon Rare B-meson decays: results).

Bár az adatkészlet több mint két évvel ezelőtt befejeződött, feldolgozásuk folytatódik,és egyes esetekben furcsa eltérések találhatók a standard modell jóslataitól. Különösen érdekesek azok a bomlások, amelyekben a b-kvark s-quarkvá alakul. Két olyan példát találunk ezekre a bomlásokra, amelyekben eltérések figyelhetők meg. 1: ez \ (B \ K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \) és \ (B_s \ a \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \). Annak ellenére, hogy ezeknek a bomlásoknak a valószínűsége kevesebb, mint egy milliomodik, gondosan tanulmányozhatók a forgatókönyv hatalmas teljesítménye miatt.

A mezon belül a két bomlás alatt megtört alapfolyamat ugyanaz – a kvarkok átalakítása (b \ s \ mu ^ + \ mu ^ – \). Ezek csak abban különböznek egymástól, hogy ezek a kvarkok "ruhák", amelyek mind az elméleti számításokat, mind a kísérleti tanulmányokat érintik. Az a tény, hogy a végén nincs két, de három részecske (és figyelembe véve a K későbbi bomlását)* vagy ϕ– mezon – négy), fizikusok kezébe. Az összes részecskék detektálásával és a pillanatértékek mérésével tanulmányozhatják a finom mintákat a bomlástermékek szétszóródásának szögében, valamint megoszthatják az invariáns tömegeket. Ennek eredményeképpen egyetlen bomlástípus nem egyetlen számot ad, hanem csak néhány tucat különböző mért értéket – és mindegyiket elméleti szempontból lehet összehasonlítani.számításokkal.

Az LHC-ben a két romlás tanulmányának története már rengeteg érdekes pontot tartalmaz. Két évvel ezelőtt, 2013 májusában az LHCb együttműködés a bomlás \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) gondos méréseiről számolt be. Az invariáns tömegtől való függés (\ mu ^ + \ mu ^ – \) – a pár olyan zigzagokat írt, amelyek nem voltak teljesen összhangban a standard modellel. Azonban abban az időben az elméleti számítások nem voltak túl pontosak, ezért nehéz volt megmondani, hogy mennyire jelentős az eltérés.

Néhány hónappal később, az LHCb együttműködés hasonló tanulmányt tett közzé a 2. ábrán látható második bomlásról. 1. Itt az ellentmondás meglehetősen kézzelfogható – 3.7σ, ami észrevehető újjászületést okozott a teoretikusok között (további részleteket lásd: Az LHCb detektor idegeneket lát a B mesonok, Elements, dec. Aztán közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy még az elméleti számítások is kevéssé megbízhatóak: a hadronfizika komplex hatásait nem vették figyelembe eléggé. Azonban megértették, hogy sürgősen javítani kell őket, mert az új fizika felfedezése forog kockán.

A teoretikusok dolgoztak, és 2014 végén egy nagy cikket tettek közzé, amely összegezte a kampány időközi eredményét (lásd: W. Altmannshofer, D. M. Straub. bs az LHC 1. futtatása után az átmenetek). Többek között bemutatták és kifinomultabb számításokat készítettek az első folyamatról, amelyet korábban rosszul értékeltek. Az ítélet a következő volt: a muonpár invariáns tömegeinek \ (m _ {\ mu \ mu} ^ 2 \) 1-től 6 GeV-ig2 a számítások eltérnek a régi LHCb eredménytől 3.1σ értékkel. Ez az elég komoly eltérés a folyamat \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) fontos résztvevője volt ennek a történetnek.

Ez év áprilisában az LHCb frissítette az adatokat a második bomlásról (lásd az LHCb Collaboration híreinek részleteit, megerősíti a B mezonok, Elements, 2015. április 10-i bomlásának eltérését). Az eltérés kissé lecsökkent a 2.9σ-ra, de nem tűnt el. Ezért a nagy érdeklődéssel bíró fizikusok vártak új eredményeket az első bomláskor.

Három héttel ezelőtt ezek az eredmények végül megjelentek, és nem okoztak csalódást a fizikusoknak. Az LHCb együttműködése befejeződött a Run 1 munkamenet-statisztikával, háromszor annyi adat, amelyre a két évvel ezelőtti megállapítások alapultak. Körülbelül 440 választott bomlást választottunk ki; "körülbelül" – mert nem minden esetben a születési kombinációk ϕμμ a B mesonok bomlása következtében alakult ki. A cikk két tucat különböző jellemzővel szolgáltatott adatokat, beleértve az invariáns tömegre (\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ mu \2 (Ábra.2).

Ábra. 2. A bomlási események számának megoszlása ​​\ (B_s \ a \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) érték szerint q2 – a muonpár invariáns tömege. Pont hibás – kísérleti adatok kék területek – a standard modell előrejelzése és bizonytalanságai, szürke csíkok – területek q2kizárva az elemzésből a nagy háttér miatt. Kép a tárgyalt cikkből

Az új adatok megerősítik a két évvel ezelőtti anomáliát; Ráadásul még kissé nőtt. Az invariáns tömegek legfeljebb 6 GeV tartományban2 a frissített számítások és a legutóbbi mérések között még mindig jelentős eltérés mutatkozik. Az eltérés statisztikai jelentősége most 3,5σ, ami nagyon komolyan kezeli. Általában mindkét bomlást a 2. ábrán mutatjuk be. 1, az elkövetkező években továbbra is a teoretikusok és a kísérletezők egyik fő célkitűzése.

Annak érdekében, hogy elkerüljük a túlzott szenzációzást, érdemes ismét hangsúlyozni, hogy mennyi az idő. Természetesen a teoretikusok mohón találnak üzenetet a standard modelltől való eltérésekről, és megpróbálják megmagyarázni őket az Új Fizika bizonyos modelljeinek keretében. Azonban a B mesonok bomlási rendellenességei és a nagyon nagy energiájú anomáliákhoz (pl.az ATLAS-detektor legújabb jelentése, lásd: Az ATLAS és a CMS adatokban, a 2 TeV-ben, "Elements", rendkívül eltérés, 2015.05.06.) nagyban különbözik. A hadronok átalakításával járó folyamatok mindig rendkívül nehéz kiszámítani, legyen az a standard modell vagy valami más. Ezek a rosszul ellenőrzött vagy elszámolatlan hatások a földi szinten elképzelt "felfedezést", a "felfedezést" eredményeznek, amelyet nem valós okok okoznak, hanem a hadronikai folyamatok félreértése.

A GeV és több száz energiaméret jelenségei sokkal "tisztábbak"; gyakorlatilag függetlenek a hadronfizikától. Ugyanaz a legutóbbi ATLAS anomália a 2 TeV-nál nem tulajdonítható semmilyen hadronnak. Ezért, ha a 3.5 sigma eltérése bekövetkezik itt, sokkal nagyobb keverést fog eredményezni, mint a B mezonok bomlásainál a jelenlegi eltérések. Mindazonáltal mindketten potenciálisan képesek vagyunk arra, hogy forradalmi felfedezésre vezessenek minket – és ezért mindannyian vizsgálódnak.

Forrás: LHCb együttműködés. A bomlás szögelemzése és differenciális elágazó frakciója B0sϕμ+μ // e-print arXiv: 1506.08777 [hep-ex], 2015. június 29..

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: