LHCb bekræfter en anden afvigelse i henfaldene af Bs-mesoner • Igor Ivanov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Søg efter Ny Fysik, LHCb Detektor, Kontrol af Standardmodellen, LHC

LHCb bekræfter en anden afvigelse i B s meson henfald

Fig. 1. To tvillinge falder: \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) og \ (B \ til K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \) forårsaget af samme kvarkproces \ (b \ to s \ mu ^ + \ mu ^ – \), men i et andet miljø. I begge tilfælde fandt LHCb-samarbejdet afvigelser fra forudsigelserne af standardmodellen.

LHCb Collaboration annoncerer et andet nysgerrig resultat: New Decay Analysis Bs → ϕμ+μ bekræfter afvigelsen fra standardmodellen på et niveau af statistisk betydning af 3,5σ. Dette resultat var et andet element i den gradvist voksende liste over "krav til standardmodellen" fra siden af ​​collideren.

En omhyggelig undersøgelse af de sjældne nedfald af smukke mesoner er en af ​​hovedvejene, der kan føre til opdagelsen af ​​New Physics ud over standardmodellen. Under Large Hadron Collider's første treårige session blev en enorm statistik over sådanne arrangementer akkumuleret og studeret, hovedsagelig ved hjælp af en særlig LHCb detektor. Nogle ekstra sjældne nedfald blev opdaget for første gang, andre blev undersøgt med en tidligere utilgængelig grad af detaljer (se udvælgelsen af ​​resultater på siden Sjældne B-meson henfald: resultater).

Selv om datasættet blev gennemført for mere end to år siden, fortsætter deres behandling,og i nogle tilfælde findes nysgerrige afvigelser fra forudsigelserne af standardmodellen. Af særlig interesse er sådanne nedfald, hvor b-kvarken bliver til en s-kvark. To eksempler på disse henfald, hvor afvigelser observeres, er vist i fig. 1: det er \ (B \ til K ^ * \ mu ^ + \ mu ^ – \) og \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \). På trods af at sandsynlighederne for disse henfald er mindre end en milliontedel, kan de omhyggeligt studeres på grund af kollidernes enorme præstation.

Den grundlæggende proces, der finder sted inde i mesonet under disse to henfald er det samme – det er omdannelsen af ​​kvarker \ (b \ til s \ mu ^ + \ mu ^ – \). De adskiller sig kun i hvilke mesoner disse kvarker "kjole", som påvirker både den teoretiske beregning og den eksperimentelle undersøgelse. At der i slutningen ikke er to, men tre partikler (og under hensyntagen til den efterfølgende henfald af K* eller ϕ-mesons – fire), i fysikernes hænder. Ved at detektere alle partiklerne og måle deres moment, kan de studere de subtile mønstre i vinklerne for spredning af henfaldsprodukterne samt opbygge fordeling over invariant masser. Som følge heraf giver en enkelt form for forfald ikke et tal, men et par dusin forskellige målte værdier på én gang – og alle kan sammenlignes med teoretiske.ved beregninger.

Historien om undersøgelsen af ​​disse to nedfald på LHC har allerede mange interessante punkter. For to år siden rapporterede LHCb-samarbejdet i maj 2013 om omhyggelige målinger af henfaldet \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \). Afhængigheden af ​​den invariante masse \ (\ mu ^ + \ mu ^ – \) – parret skrev ud zigzags, der ikke var helt i overensstemmelse med standardmodellen. Men på den tid var de teoretiske beregninger ikke for præcise, så det var svært at sige, hvor stor denne afvigelse er.

Et par måneder senere offentliggjorde LHCb-samarbejdet en lignende undersøgelse af det andet henfald i fig. 1. Her viste uoverensstemmelsen sig at være ret håndgribeligt – 3,7σ, hvilket medførte en mærkbar genoplivning blandt teoretikere (for mere detaljer se: LHCb-detektoren ser strangeesses i decays of B mesons, Elements, 08.16.2013). Derefter viste det sig ved nærmere undersøgelse, at selv her var de teoretiske beregninger ikke særlig pålidelige: de tog ikke højde for de komplekse effekter af hadronfysik. Der var dog en forståelse for, at de skal forbedres hurtigst muligt, fordi opdagelsen af ​​New Physics står på spil.

Teoretikerne satte på arbejde, og i slutningen af ​​2014 offentliggjorde en stor artikel en opsummering af foreløbige resultat af denne kampagne (se: W. Altmannshofer, D.M. Straub. Ny fysik i bs overgange efter LHC løb 1). Blandt andet blev der præsenteret og raffineret beregninger af den første proces, som tidligere var dårligt evalueret. Dommen viste sig at være som følger: I området af invariant masser af muonparet \ (m _ {\ mu \ mu} ^ 2 \) fra 1 til 6 GeV2 beregningerne afviger fra det gamle LHCb resultat med 3.1σ. Denne ret alvorlige afvigelse gjorde processen \ (B_s \ to \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) en vigtig deltager i denne historie.

I april i år opdaterede LHCb sine data om det andet henfald (se detaljerne i nyheden af ​​LHCb Collaboration bekræfter afvigelsen i Baches forfald, Elements, 10. april 2015). Afvigelsen faldt en smule til 2,9σ, men forsvandt ikke. Derfor ventede fysikere med stor interesse for nye resultater på det første henfald.

For tre uger siden kom disse resultater til sidst, og de skuffede ikke fysikerne. LHCb-samarbejdet behandlede komplette run 1-sessionsstatistik, tre gange mængden af ​​data, som resultaterne af to år siden var baseret på. Ca. 440 henfald af den ønskede type blev valgt; "om" – fordi ikke alle tilfælde af fødselskombinationer ϕμμ opstod fra henfald af B mesons. Artiklen præsenterede data om to snesevis af forskellige egenskaber, herunder fordelingen over den invariante masse \ (m _ {\ mu \ mu} ^ 2 \) op til 19 GeV2 (Fig.2).

Fig. 2. Fordeling af antallet af henfald \ (B_s \ til \ phi \ mu ^ + \ mu ^ – \) i størrelse q2 – Invariant masse af muon-parret. Punkter med fejl – eksperimentelle data blå områder – forudsigelsen af ​​standardmodellen sammen med dens usikkerheder grå striber – områder q2udelukket fra analysen på grund af den store baggrund. Billede fra artiklen under drøftelse

Nye data bekræfter uregelmæssigheden for to år siden; desuden steg hun endda lidt. I området af invariant masser op til 6 GeV2 Der er stadig en betydelig uoverensstemmelse mellem de opdaterede beregninger og de seneste målinger. Den statistiske signifikans af forskellene er i øjeblikket 3,5σ, tvinger til at behandle det meget alvorligt. Generelt er begge henfald vist i fig. 1, vil være i de kommende år for at være et af de vigtigste mål og de teoretikere og eksperimentalister.

For at undgå overdreven sensationalisme er det værd at understrege endnu en gang, hvilken tid det er. Selvfølgelig teoretikere ivrigt fange eventuelle meddelelser på afvigelsen fra Standardmodellen, og forsøge at forklare dem i forbindelse med visse modeller af nye fysik. Men deres relation til anomalier i henfaldene af B-mesoner og anomalier ved meget høje energier (for eksempelen nylig rapport fra ATLAS detektoren, se: I ATLAS og CMS data er der en nysgerrig afvigelse på 2 TeV, "Elements", 06.15.2015), varierer meget. Processer med omdannelse af hadroner er altid yderst vanskelige at beregne, hvad enten det er standardmodellen eller noget andet. Disse dårligt kontrollerede eller ukontrollerede virkninger kan føre til en imaginær "opdagelse" på plan grund, en "opdagelse", der ikke er forårsaget af virkelige årsager, men af ​​vores misforståelse af hadroniske processer.

Fænomener på energibalancer af hundreder af GeV og derover er meget "renere"; de er praktisk taget uafhængige af hadronfysik. Den samme nyere ATLAS-anomali ved 2 TeV kan ikke tilskrives nogen hadroner. Hvis en afvigelse på 3,5 sigma forekommer her, vil det derfor forårsage en meget større røre end de nuværende afvigelser i B mesons nedfald. Ikke desto mindre er de begge potentielt i stand til at føre os til en revolutionerende opdagelse – og derfor er de alle underlagt kontrol.

Kilde: LHCb samarbejde. Vinkelanalyse og differentiel forgreningsfraktion af forfaldet B0sϕμ+μ // e-print arXiv: 1506.08777 [hep-ex], 29. juni 2015.

Igor Ivanov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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