Materijos ir antimaterijos skirtumų grožio barionų irimo matavimas | gamtos fizika

Materijos ir antimaterijos skirtumų grožio barionų irimo matavimas | gamtos fizika

Anonim

Dalykai

  • Eksperimentinė dalelių fizika
  • Dalelių fizika

Anotacija

Medžiagos ir antimedžiagos elgsenos skirtumai buvo stebimi K ir B mezonų skilimo metu, bet dar ne bet kokio baryono skilimo metu. Tokie skirtumai yra siejami su pagrindinės sąveikos neinvarijacija atliekant kombinuotą krūvio konjugaciją ir pariteto transformacijas, žinomas kaip CP pažeidimas. Čia, naudodamiesi LHCb eksperimento Didelio hadronų kollideriu duomenimis, ieškome CP- judėjimo asimetrijos Λ b 0 barionų skilimo kampo pasiskirstyme, suskaidydami į pπ - π + π - ir pπ - K + K - galutines būsenas. Šie keturių kūnų hadroniniai skilimai yra perspektyvi vieta ieškoti CP pažeidimo šaltinių tiek standartiniame dalelių fizikos modelyje, tiek už jo ribų. Mes randame įrodymų dėl CP pažeidimo nuo Λ b 0 iki pπ - π + π - irimų , kurių statistinis reikšmingumas atitinka 3, 3 standartinių nuokrypių, įskaitant sistemingą neapibrėžtumą. Tai yra pirmasis įrodymas, kad CP pažeidžiamas baronų sektoriuje.

Pagrindinis

Asimetrija tarp materijos ir antimedžiagos yra susijusi su CP simetrijos (CPV) pažeidimu, kur C ir P yra krūvio konjugacijos ir pariteto operatoriai. KS pažeidimas yra įtrauktas į standartinį dalelių fizikos modelį (SM) naudojant „Cabibbo – Kobayashi – Maskawa“ (CKM) mechanizmą, kuris apibūdina perėjimus tarp aukštyn ir žemyn kylančių kvarkų 1, 2, kai kvarko irimas vyksta išmetama virtualus W bozonas ir kur jungčių fazės keičiasi ženklu tarp kvarkų ir antikvarų. Tačiau CKM mechanizmo numatytas CPV kiekis nėra pakankamas, kad paaiškintų mūsų materijos, kurioje dominuoja Visata, 3, 4 ir tikimasi, kad egzistuoja kiti CPV šaltiniai. Pradinis CPV atradimas buvo neutralus K mezono skilimas 5, o pastaruoju metu jis buvo stebimas B 0 (nuorodos 6, 7), B + (nuorodos 8, 9, 10, 11) ir B s 0 (ref. 12) mezonas suyra, tačiau jo niekada nebuvo pastebėta baronų skilimo metu. Prognozuojama, kad Λ b 0 ( pumpuro ) baryono skilimas iki galutinių būsenų, susidedančių iš hadronų, neturinčių žavesio kvarkų, SM turi neabejotiną CP asimetriją, kuri tam tikrais trijų kūnų skilimo režimais yra 20%. Svarbu išmatuoti šių CP asimetrijų dydį ir pobūdį kuo daugiau skilimo režimų, nustatyti, ar jie atitinka CKM mechanizmą, o jei ne, kokie SM pratęsimai būtų reikalingi jiems paaiškinti 14, 15, 16 .

Šiame straipsnyje nagrinėti irimo procesai Λ b 0 → pπ - π + π - ir Λ b 0 → pπ - K + K - yra tarpininkaujant silpnai sąveikai ir daugiausia valdomi dviem amplitudėmis, kurios, tikimasi, bus panašaus dydžio, iš skirtingų schemų, apibūdinančių kvarko lygį

Image

perėjimai, kaip parodyta 1 pav. Šiame darbe numanomos konjuguotos krūvio ir reakcijos, jei nenurodyta kitaip. CPV gali atsirasti dėl dviejų amplitudžių trukdžių su santykinėmis fazėmis, kurios skiriasi tarp dalelių ir antidalelių skilimo, o tai lemia Λ b 0 ir

Image

skilimo tempai. Pagrindinis šio poveikio šaltinis SM būtų didelė santykinė fazė (literatūroje vadinama α ) tarp CKM matricos elementų V ub V ud ir V tb V td product sandaugos, esančios skirtingose 1 pav. pavaizduotos diagramos. Pariteto pažeidimas (PV) taip pat tikimasi silpnos sąveikos metu, tačiau to niekada nepastebėta esant Λ b 0 skilimui.

Image

Dvi diagramos parodo perėjimus, kurie labiausiai prisideda prie Λ b 0 → pπ - π + π - ir Λ b 0 → pπ - K + K - irimo . Abiem atvejais π + π - ( K + K - ) pora susidaro iš gliukono emisijos iš šviesos kvarkų ( u , d ). Skirtumas yra b kvarko skilimas, kuris vyksta kairėje pusėje per virtualų W - bozono emisiją ('medžio diagrama'), o dešinėje - kaip virtualus W - bozono emisija ir absorbcija kartu su gliono emisija ('kilpų diagrama'). . Tikimasi, kad dviejų amplitudių dydžiai bus palyginami, ir kiekvienas iš jų bus proporcingas dalyvaujančių CKM matricos elementų, parodytų paveiksle, sandaugai.

Visas dydis

Norint ieškoti CP veikiančio poveikio, reikia išmatuoti CP rodmenis, kuriuos galima padaryti tiriant asimetriją

Image

operatorius. Tai yra vientisas operatorius, keičiantis tiek pagreitį, tiek besisukančius tris vektorius 17, 18, ir jis skiriasi nuo anibuntinio laiko keitimo operatoriaus T 19, 20, kuris taip pat keičia pradinę ir galutinę būsenas. Stebimas stebėjimas, jei nėra CP -nulio, reiškia CP pažeidimą, panašūs svarstymai galioja ir P -odd stebimiems dalykams bei pariteto pažeidimui 21 . Be to, skirtingos skilimo ir jo krūvio konjugato P -odd stebimos vertės reikštų CPV. Šiame darbe tiriami skaliariniai trigubieji galutinių būsenų dalelių momentai, esantys masės centro rėme Λ b 0, kad būtų galima ieškoti P ir CP veikiančių keturių kūno dalių skilimo efektų. Jie apibūdinami kaip

Image

= p p ⋅ ( p h 1 - × p h 2 + ) Λ b 0 ir

Image

Image

dėl

Image

, kur h 1 ir h 2 yra galutinės būklės hadronai: h 1 = π ir h 2 = K, kai 0 b 0 → pπ - K + K - ir h 1 = h 2 = π, jei Λ b 0 → pπ - π + π - . Pastaruoju atveju pasireiškia h 1 piono pasirinkimo dviprasmiškumas, kuris išsprendžiamas atsižvelgiant į didesnį Λ b 0 poilsio rėmo impulsą, vadinamą π greitu . Tuomet gali būti apibrėžtos šios asimetrijos 22, 23 :

Image

Image

kur N ir

Image

yra Λ b 0 ir

Image

suyra. Šios asimetrijos yra P -odd ir

Image

-odd ir taip pakeiskite ženklą po P arba

Image

transformacijos, tai yra,

Image

(

Image

)

Image

(-

Image

) arba

Image

(

Image

) = -

Image

(-

Image

). P ir CP veikiantys stebimieji elementai yra apibūdinami taip:

Image

o reikšmingas nukrypimas nuo nulio reikštų atitinkamai PV arba CPV.

Dėl turtingos rezonansinės struktūros, kurioje vyrauja Δ (1232) ++ → pπ + ir ρ (770) 0, CPV paieškos su trijų produktų asimetrija yra ypač tinkamos Λ b 0 keturių kūnų skilimui iki hadronų be žavesio kvarko 24. → π + π - rezonansai Λ b 0 → pπ - π + π - galutinė būsena. Stebimas

Image

yra jautrus

Image

- net ir

Image

-odd amplitudės su skirtingomis CP -odd ('silpnomis') fazėmis. Skirtingai nuo bendros skilimo greičio asimetrijos, kuri yra jautri

Image

- net amplitudės,

Image

nereikalauja neišnykstančio skirtumo CP- variabilioje („stipriojoje“) fazėje tarp indikatorinių amplitudių 19, 25 . Stebimi dalykai

Image

,

Image

,

Image

ir

Image

dėl savo konstrukcijos yra beveik nejautri dalelių ir dalelių gamybos asimetrijai ir detektoriaus sukeltai krūvio asimetrijai 26 .

Straipsnyje aprašomi CP ir P spinduliuotės asimetrijų, įvestų (3) lygtyje, matavimai deca b 0 → pπ - π + π ir Λ b 0 → pπ - K + K - irimo metu . Pirmiausia išmatuojama asimetrija visoje skilimo fazės erdvėje, integruojant visas galimas galutinės būsenos konfigūracijas, o paskui skirtinguose fazės erdvės regionuose, kad padidėtų jautrumas lokalizuotam CPV. Analizė atliekama naudojant LHCb detektoriaus surinktus protonų ir protonų susidūrimo duomenis, atitinkančius 3, 0 fb −1 integruoto šviesumo, esant masės centro energijai, esant 7 ir 8 TeV, ir išnaudojanti didelę Λ b 0 baronų gamybą LHC, kuris sudaro apie 20% visų pagamintų b hadronų 27 . Kontroliniai samples b 0 → pK - π + π - ir Λ b 0 → Λ c + π - ėduonių ėminiai deca b + ir pK - π +, pπ - π + ir pK - K + galutinėse būsenose yra: naudojami siekiant optimizuoti įvykių atranką ir tirti sistemingą poveikį; gausiausią kontrolinį mėginį sudaro Λ b 0 → Λ c + ( pK - π + ) π - skilimai, kuriuos sukelia b → c kvarko perėjimai, kuriuose nėra numatomas BVP28 . Kad rezultatuose nebūtų šališkumo, prieš tiriant duomenis buvo nustatyti visi analizės aspektai, įskaitant atranką, fazės erdvės regionus ir procedūrą, naudojamą rezultatų statistiniam reikšmingumui nustatyti.

LHCb detektorius 29, 30 yra skirtas rinkti duomenis apie b- hadronų irimąsi, atsirandantį dėl protonų ir protonų susidūrimų dideliame hadronų kollideryje. Jis matuoja regioną aplink protono pluošto ašį, apimdamas polinius kampus nuo 10 iki 250 mrad, kur įvyksta maždaug 24% b- hadronų irimo 31 . Detektoriuje yra aukšto tikslumo stebėjimo sistema su dipolio magnetu, daranti dalelių irimo impulsą ir skilimo viršūnės padėtį. Skirtingi įkrautų dalelių tipai yra atskirti naudojant informaciją, gautą iš dviejų žiedinių vaizdo gavimo Cherenkov detektorių, kalorimetro ir muono sistemos. Šioje analizėje naudojami imituojami Λ b 0 signalo režimų ir kontroliniai pavyzdžiai, kad būtų galima patikrinti eksperimentinį metodą ir ištirti tam tikrus sistemingus efektus. Šie modeliuojami įvykiai detaliai modeliuoja eksperimentines sąlygas, įskaitant protono ir protono susidūrimą, dalelių irimą ir detektoriaus atsaką. Naudojama programinė įranga aprašyta 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 nuorodose. Internetinę įvykių atranką vykdo trigerinė sistema, kuri greitai priima sprendimus, kuriuos įvykius įrašyti. Jį sudaro aparatūros stadija, pagrįsta kalorimetro ir muon sistemų sistemomis, o po jos eina programinės įrangos etapas, kuriame taikoma visa įvykio rekonstrukcija. Programinės įrangos trigeris reikalauja, kad 0 b 0 kandidatų atitiktų b- hadronų skilimo topologiją, kai takeliai kilę iš antrinės viršūnės, atskirtos nuo pirminio pp susidūrimo taško. Vidutinis Λ b 0 eksploatavimo laikas yra 1, 5 ps (nuoroda 39), kuris atitinka tipinį kelių milimetrų skrydžio atstumą LHCb.

Λ b 0 → pπ - h + h - kandidatai formuojami derinant takelius, identifikuotus kaip protonus, pionus ar kaonus, kurie kyla iš bendros viršūnės. Protonas arba antiprotonas identifikuoja kandidatą kaip 0 b 0 arba

Image

. Yra įvairių sluoksnių - nuo b- hadronų skilimo iki žavesio turinčių hadronų, kurie slopinami rekonstruojant tinkamas dviejų ar trijų kūnų nekintamas mases ir reikalaujant, kad jos bent jau tris kartus skirtųsi nuo žinomų žavesio hadronų masių bent tris kartus didesne už eksperimentinę skiriamąją gebą. Valdant Λ b 0 → Λ c + π - valdymo režimu, išlaikomi tik Λ b 0 → ph + h - π - įvykiai su rekonstruota ph + h - nekintama masė tarp 2, 23 ir 2, 31 GeV / c 2 .

Padidinto sprendimo medžio (BDT) klasifikatorius 40 yra sudarytas iš kinematinių kintamųjų, išskiriančių signalą ir foną, aibės. BDT naudojami signalo ir fono treniruočių pavyzdžiai yra gaunami iš Λ b 0 → pK - π + π - kontrolinio mėginio, nes jo kinematika ir topologija yra panaši į tiriamąjį skilimą; fonas šiame pavyzdyje atimamas naudojant „ sPlot“ metodiką 41, statistinę metodą signalo ir foninio indėlio atskyrimui. Fono mokymo pavyzdį sudaro kandidatai, esantys toli nuo signalo masės smailės, nuo 5, 85 iki 6, 40 GeV / c2. Valdymo režimai Λ b 0 → Λ c + ( pπ + π - ) π - ir Λ b 0 → Λ c + ( pK - K + ) π - naudojami siekiant optimizuoti dalelių identifikavimo kriterijus signalo režimui su tuo pačiu galutiniu. valstybės. Įvykių metu, kai keli kandidatai atitinka visus tam tikro režimo atrankos kriterijus, vienas kandidatas laikomas atsitiktine tvarka, o kiti atmetami.

Neatskirtas išplėstas maksimalus tikimybė atitinka pπ - π + π - ir pπ - K + K - nekintamus masės pasiskirstymus, kaip parodyta 2 pav. Nevariantinis Λ b 0 signalo masės pasiskirstymas modeliuojamas Gauso šerdies galia. įstatymo uodegos 42, nustatant Gauso vidurkį ir plotį nuo atitikimo duomenims. Kombinatorinis fonas modeliuojamas pagal eksponentinį pasiskirstymą, o greičio parametras yra išgaunamas iš duomenų. Visi kiti tinkamo modelio parametrai yra imami iš modeliavimo, išskyrus derlingumą. Iš dalies rekonstruoti Λ b 0 skilimai apibūdinami empirine funkcija 43, gauta iš Gauso funkcijos, siekiant atsižvelgti į skyros efektą. Kitų b- hadronų fonų formos suyra dėl neteisingai identifikuotų dalelių, pavyzdžiui, kaonai, identifikuoti kaip pionai, arba protonai, identifikuoti kaip kaonai, modeliuojami naudojant imituotus įvykius. Jie daugiausia susideda iš Λ b 0 → pK - π + π - ir B 0 → K + π - π - π + b 0 → pπ - π + π - pavyzdžių irimo ir panašių final b 0 galutinių būsenų. → pπ - K + K - pavyzdys, kaip parodyta 2 pav. Šių indėlių išeiga gaunama iš duomenų, rekonstruotų pagal atitinkamas galutinės būsenos dalelių masės hipotezes. Signalų išeiga of b 0 → pπ - π + π - ir Λ b 0 → pπ - K + K - yra atitinkamai 6 646 ± 105 ir 1 030 ± 56. Tai yra pirmasis šių skilimo režimų pastebėjimas.

Image

Parodytas ( a ) Λ b 0 → pπ - π + π - ir ( b ) Λ b 0 → pπ - K + K - masių pasiskirstymas. Duomenų taškų viršuje dedamas tinkamas brūkšnys su punktyrinėmis ir punktyrinėmis linijomis, apibūdinančiomis kiekvieno komponento, aprašyto tekste ir pateikto legendoje, atitikimo rezultatų projekcijas. Duomenų taškų neapibrėžtys yra tik statistiniai ir parodo vieną standartinį nuokrypį, apskaičiuotą darant prielaidą, kad Poisson paskirstomi įrašai.

Visas dydis

Kandidatai į signalus skirstomi į keturias kategorijas pagal to b 0 arba

Image

skonis ir

Image

arba

Image

apskaičiuoti asimetrijas, apibrėžtas 1 ir 2 lygtimis. Rekonstrukcijos efektyvumas kandidatams su

Image

> 0 yra tas pats, kuris su

Image

<0 kontrolinės imties statistinių neapibrėžčių ribose ir panašiai kaip

Image

, kuris rodo, kad detektorius ir rekonstrukcijos programa neturi matuoti šio matavimo. Šis patikrinimas atliekamas tiek Λ b 0 → Λ c + ( pK - π + ) π - duomenų kontrolės pavyzdyje, tiek dideliuose modeliuotų įvykių pavyzdžiuose, naudojant išeigą, maždaug 30 kartų didesnę už tuos, kurie randami duomenyse, kurie generuojami be CP asimetrijos. . Kontroliniame mėginyje išmatuota CP asimetrija yra

Image

%, suderinamas su CP simetrija. Asimetrijos

Image

ir

Image

signalo imtuvuose yra matuojami tuo pačiu metu neatsiejama didžiausia tikimybe, atitinkančia skirtingų signalų kategorijų nekintamus masės pasiskirstymus, ir nustatyta, kad jie yra nesusiję. Kiekvieno fono komponento asimetrija taip pat matuojama tinkama; nustatyta, kad jie atitinka nulį ir nesukelia reikšmingo sisteminio netikrumo signalo asimetrijoje. Vertybės

Image

ir

Image

tada skaičiuojami nuo

Image

ir

Image

.

Keturių kūno dalelių skilimo metu CP asimetrija gali skirtis fazių erdvėje dėl rezonansinių įtakų ar jų trukdžių poveikio, kurios gali būti panaikintos, kai integruotos visoje fazės erdvėje. Todėl Λ b 0 → pπ - π + π - skilimo fazių erdvės asimetrijos matuojamos skirtinguose fazių erdvės regionuose, naudojant dvi atsiribojimo schemas, apibrėžtas prieš tiriant duomenis. A schema, apibrėžta 1 lentelėje, skirta atskirti fazinės erdvės regionus pagal juos dominuojančius rezonansinius indėlius. B schema išsamiau išnaudoja įmokų, kurios gali būti matomos kaip kampo function, funkciją, atsirandančią tarp pπ greito ir π lėto π + formuojamų skilimo plokštumų, kaip parodyta 3 pav., Kaip parodyta 3 pav. dešimt nepersidengiančių šiukšliadėžių, kurių plotis π / 10 in | Φ | . Kiekvienos šiukšliadėžės kiekvienoje schemoje, b 0 efektyvumas

Image

> 0 ir

Image

<0 lyginami ir nustatoma, kad neapibrėžtose yra lygūs, ir taip pat kaip

Image

veiksmingumas

Image

> 0 ir

Image

<0. Analizės metodas patvirtintas on b 0 → Λ c + ( pK - π + ) π - kontroliniame ėminyje, kurio kampas defined apibūdinamas pK - ir π + π - porų skilimo plokštumomis, ir modeliuojamuose signalo įvykiuose.

Pilno dydžio lentelė

Image

Skilimo plokštumos, susidarančios pπ greito (mėlyno) ir π lėto - π + (raudonos) sistemomis Λ b 0 poilsio rėme. Dalelių momentas, kurį vaizduoja vektoriai, nustato dvi skilimo plokštumas, o kampas Φ ∈ [- π , π ] (nuoroda 19) matuoja jų santykinę orientaciją.

Visas dydis

Asimetrija, išmatuota Λ b 0 → pπ - π + π - suirimo metu, naudojant šias dvi atskyrimo schemas, parodyta 4 pav. Ir pateikta 2 lentelėje kartu su integruotais matavimais. Kiekvienos schemos suderinamumas su CP- simetrijos hipoteze vertinamas χ 2 testu, kai χ 2 = R T V −1 R , kur R yra masyvas.

Image

matavimai, o V yra kovariacijos matrica, kuri yra statistinių ir sisteminių kovariacijų matricų suma. Visoms šiukšliadėžėms priskiriamas vidutinis sisteminis neapibrėžtumas, kurio vertinimas aptariamas toliau. Manoma, kad sistemingi neapibrėžtumai yra visiškai susiję; palyginti su statistiniais netikrumais, jų indėlis yra mažas. CP- simetrijos hipotezės p-vertės yra atitinkamai 4, 9 × 10 –2 ir 7, 1 × 10 –4 A ir B schemoms, atitinkančioms statistinę reikšmę 2, 0 ir 3, 4 Gauso standartiniai nuokrypiai ( σ ). Atliekamas panašus χ 2 testas

Image

matavimai su P- simetrijos hipotezės 5, 8 × 10 −3 (2, 8 σ ) ir 2, 4 × 10 −2 (2, 3 σ ) hipotezėms A ir B atitinkamai. Bendroji CPV reikšmė Λ b 0 → pπ - π + π - skilimo iš A ir B schemų rezultatų yra nustatoma atliekant permutacijos testą 44, atsižvelgiant į rezultatų koreliacijas. Iš duomenų sugeneruojamas 40 000 pseudoeksperimentų pavyzdys, kiekvieną įvykį priskiriant atsitiktinumui

Image

skonis toks, kad būtų užtikrinta CP simetrija. Ženklas

Image

nekeičiamas, jei Λ b 0 kandidatas išlieka Λ b 0 ir keičiamas atgal, jei Λ b 0 kandidatas tampa

Image

. CP- simetrijos hipotezės p-vertė yra nustatoma kaip pseudoeksperimentų, kurių χ 2 yra didesnė, nei matuojama duomenimis, dalis. Taikant šį metodą χ 2 vertėms iš A ir B schemų atskirai, gautos p reikšmės sutampa su from 2 bandymo vertėmis, esant neapibrėžtumui dėl riboto pseudoeksperimentų skaičiaus. Norint įvertinti bendrą dviejų schemų reikšmingumą, duomenyse išmatuotas dviejų p- verčių sandauga palyginta su dviejų pynimo schemų p- reikšmių sandauga iš pseudoeksperimentų. Pseudoeksperimentų, kurių p-vertės sandauga yra mažesnė nei matoma duomenyse, dalis lemia bendrą dviejų schemų derinio p- vertę 45 . CP- simetrijos hipotezei apskaičiuota bendra 9, 8 × 10 −4 (3, 3 σ ) p vertė, įskaitant sisteminius neapibrėžtis.

Image

Parodyti tinkamumo kiekviename regione A ir B perrišimo schemos rezultatai. Asimetrijos

Image

ir

Image

Λ b 0 → pπ - π + π - skilimai žymimi atitinkamai atviromis dėžutėmis ir užpildytais apskritimais. Klaidų juostos parodo vieną standartinį nuokrypį, apskaičiuotą kaip statistinio neapibrėžtumo, atsirandančio pritaikant nekintamam masės pasiskirstymui, ir sisteminių neapibrėžčių, apskaičiuotų kaip aprašyta pagrindiniame tekste, kvadrato suma. Χ 2 / ndf reikšmės nurodomos P - ir CP - hipotezėms, susijusioms su kiekviena išpjaustymo schema, kur ndf nurodo laisvės laipsnių skaičių.

Visas dydis

Pilno dydžio lentelė

Mažėjant Λ b 0 → pπ - K + K - mėginio grynumas ir signalo išeiga neleidžia tirti PV ir CPV tokiu pat tikslumu, kaip ir Λ b 0 → pπ - π + π -, ir todėl nagrinėjami tik du fazinės erdvės regionai. Vienas iš jų siekia 1, 43 < m ( pK - ) <2, 00 GeV / c 2 (šiukšliadėžė 1) ir jame dominuoja sužadinti on rezonansai, mažėjantys iki pK, o kitas apima likusią fazių erdvę, 2, 00 < m ( pK - ) <4, 99 GeV / c. 2 (šiukšliadėžė 2). Stebimybės, išmatuotos šiuose regionuose, pateiktos 2 lentelėje ir atitinka CP ir P simetriją.

Pagrindiniai sisteminio neapibrėžtumo šaltiniai tiek pπ - π + π -, tiek pπ - K + K - skilimuose yra eksperimentiniai efektai, kurie galėtų įtakoti išmatuotas asimetrijas. Tai patikrinama išmatuojant asimetriją

Image

, integruotas fazių erdvėje ir įvairiose fazių erdvės srityse, naudojant kontrolinį sample b 0 → Λ c + ( pK - π + ) π -, kurio tikimasi, kad bus rodomas nereikšmingas CPV. Rezultatai atitinka CP- simetrijos hipotezę; 0, 31% neapibrėžtis priskiriama sisteminiam neapibrėžtumui

Image

ir

Image

integruoti matavimai; Atitinkamiems fazių erdvės matavimams priskiriama 0, 60% neapibrėžtis - didžiausia asimetrija nuo tinkamumo iki schemos B matavimų, naudojant efektyvumo diapazoną ir tinkamumo modelius. Sisteminis neapibrėžtumas, atsirandantis dėl eksperimento skyros matuojant trigubus produktus

Image

ir

Image

, kuris galėtų sukelti įvykių migraciją tarp šiukšliadėžių, apskaičiuojamas iš imituotų Λ b 0 → pπ - π + π - ir Λ b 0 → pπ - K + K - irimų pavyzdžių, kur nėra nei P, nei CP veikiančio poveikio. pateikti. Skirtumas tarp rekonstruotos ir sugeneruotos asimetrijos yra laikomas sisteminiu neapibrėžtumu dėl šio efekto ir visais atvejais yra mažesnis nei 0, 06%. Norint įvertinti neapibrėžtumą, susijusį su tinkamumo modeliais, naudojamos alternatyvios funkcijos; šie testai lemia tik nedidelius asimetrijos pokyčius, didžiausias jų - 0, 05%. Jei Λ b 0 → pπ - K + K - suyra, šis indėlis yra didesnis, apie 0, 28%

Image

ir

Image

asimetrijos.

Toliau atliekami kryžminiai patikrinimai, siekiant ištirti rezultatų stabilumą atsižvelgiant į skirtingus duomenų įrašymo laikotarpius, skirtingus spektrometro magneto poliškumus, pasirinkimą, pasirenkant kelis kandidatus, ir trigerio bei atrankos kriterijų poveikį. Tiriamos alternatyvios išpjaustymo schemos, kaip kryžminis patikrinimas, pavyzdžiui, naudojant 8 arba 12 šiukšliadėžes | Φ | Λ b 0 → pπ - π + π - suyra. Šioms alternatyvioms išpjaustymo schemoms modifikuotos schemos B CPV matavimo reikšmė sumažėja iki žemiau 3 σ . Nepaisant to, bendra šių dviejų papildomų pluoštų su A ir B schemomis derinio reikšmė išlieka didesnė nei trys standartiniai nuokrypiai, kai p vertė 1, 8 × 10 −3 (3, 1 σ ), atitinkanti 3, 3 σ rezultatą, matomą pradinėje situacijoje. analizė. Nepriklausoma duomenų analizė, pagrįsta alternatyviais atrankos kriterijais, patvirtino rezultatus. Jis naudojo panašų skaičių įvykių, iš kurių 73, 4% yra bendro su pradine analize, ir davė p- reikšmes CP simetrijai 3, 4 × 10 –3 (2, 9 σ ) A schemai ir 1, 4 × 10 –4 (3, 8 σ). ) už B schemą.

Apibendrinant galima daryti išvadą, kad esant P ir CP pažeidimui Λ b 0 → pπ - π + π - ir Λ b 0 → pπ - K + K - slopinimas atliekamas esant 6446 ± 105 ir 1 030 ± 56 įvykio signalų išeigai. Tai yra pirmasis šių skilimo režimų pastebėjimas. Asimetrijos matavimai visoje fazių erdvėje nerodo jokių P ar CP pažeidimo požymių. Lokalizuoto P ar CP pažeidimo paieškos atliekamos matuojant asimetriją skirtinguose fazės erdvės regionuose. Rezultatai atitinka CP simetriją for b 0 → pπ - K + K - skilimui, tačiau įrodymai, kad CP pažeidimas yra 3, 3 σ lygyje, yra Λ b 0 → pπ - π + π - irimo . Reikšmingo P pažeidimo nerasta. Tai yra pirmasis CP pažeidimo įrodymas baryono sektoriuje ir parodo asimetriją tarp baryoninės medžiagos ir antimaterijos.

Duomenų prieinamumas.

Visi histogramose ir brėžiniuose pateikti duomenys yra viešai prieinami HEPdata (//hepdata.net).

Nuorodos

  1. 1.

    Cabibbo, N. Unitarinė simetrija ir leptoniniai skilimai. Fiz. Lett. 10, 531–533 (1963).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  2. 2.

    Kobayashi, M. & Maskawa, T. CP pažeidimas renormalizuojamoje silpnos sąveikos teorijoje. Prog. Teorė. Fiz. 49, 652–657 (1973).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  3. 3.

    Sacharovas, AD Visatos CP invariancijos, C asimetrijos ir barionų asimetrijos pažeidimas. JETP Lett. 5, 24–27 (1967); Sov. Fiz. Usp. 34, 392–393 (1991).

      • „Google Scholar“
  4. 4.

    Riotto, A. Bariogenezės teorijos. Proc. Aukštos energijos fizikos ir kosmologijos vasaros mokykla (red. Gava, E. ir kt. ) 326–436 („World Scientific“, 1998).

      • „Google Scholar“
  5. 5.

    Christenson, JH, Cronin, JW, Fitch, VL & Turlay, R. Įrodymai apie K 2 0 mezono 2 π skilimą. Fiz. Lett. 13, 138–140 (1964).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  6. 6.

    Aubert, B. ir kt. CP pažeidimo stebėjimas B 0 mezono sistemoje. Fiz. Lett. 87, 091801 (2001).

      • „Google Scholar“
  7. 7

    Abe, K. et al. Didelio CP pažeidimo stebėjimas neutralioje B mezonų sistemoje. Fiz. Lett. 87, 091802 (2001).

      • CAS
      • PubMed
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  8. 8.

    Aubert, B. ir kt. Patobulintas CKM kampo γ matavimas, kai B → D (∗) K (∗) ∓ suyra atliekant Dalitzo grafiko analizę. D suyra iki K S 0 π + π - ir K S 0 K + K - . Fiz. D 78, 034023 (2008), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  9. 9.

    Poluektov, A. et al. Įrodymai dėl tiesioginio CP pažeidimo skiliant B + → D (∗) K +, D → K + π + π - ir matuojant CKM fazę φ 3 . Fiz. D 81, 112002 (2010), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  10. 10.

    Aaij, R. ir kt. Stebint CP pažeidimą, kai B ± → DK ± suyra. Fiz. Lett. B 712, 203–212 (2012); erratum 713, 351 (2012).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  11. 11.

    Aaij, R. ir kt. Matuojamas CP pažeidimas B ± → K ± π + π ir B ± → K ± K + K fazių erdvėje. Fiz. Lett. 111, 101801 (2013).

      • CAS
      • PubMed
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  12. 12.

    Aaij, R. ir kt. Pirmasis CP pažeidimo stebėjimas mažinant B s 0 mezonus. Fiz. Lett. 110, 221601 (2013).

      • „Google Scholar“
  13. 13.

    Hsiao, YK ir Geng, CQ Tiesioginis CP pažeidimas esant Λ b 0 . Fiz. D 91, 116007 (2015), red.

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  14. 14

    Bensalem, W. & London, D. T -odd trigubų produktų koreliacijos hadroninio b irimo metu. Fiz. D 64, 116003 (2001), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  15. 15.

    Bensalem, W., Datta, A. ir London, D. Naujas fizikos poveikis trigubų produktų koreliacijai Λ b 0 irimo metu. Fiz. D 66, 094004 (2002), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  16. 16.

    Bensalem, W., Datta, A. ir London, D. T-pažeidžiant trigubų produktų koreliacijas žavesio Λ b 0 ėduonis. Fiz. Lett. B 538, 309–320 (2002).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  17. 17.

    Sachsas, RG „Laiko keitimo fizika“ (Univ. Chicago Press, 1987).

      • „Google Scholar“
  18. 18.

    Branco, GC, Lavoura, L. ir Silva, JP CP pažeidimas (Oxford Univ. Press, 1999).

      • „Google Scholar“
  19. 19.

    Durieux, G. & Grossman, Y. Probing CP pažeidimas sistemingai diferencialo pasiskirstymuose. Fiz. D 92, 076013 (2015), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  20. 20.

    Durieux, G. CP pažeidimas grožio barionų daugiagyslių suirimo atvejais. JHEP 10, 005 (2016).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  21. 21.

    Gasiorowicz, S. Dalelių fizika (Wiley, 1966).

      • „Google Scholar“
  22. 22.

    Bigi, IIY žavesio fizika: Kaip Botticelli Siksto koplyčioje. Išankstinis spausdinimas //arxiv.org/abs/hep-ph/0107102 (2001).

      • „Google Scholar“
  23. 23

    Gronau, M. & Rosner, JL Trigubo produkto asimetrija K , D ( s ) ir B ( s ) suyra. Fiz. D 84, 096013 (2011), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  24. 24

    Gronau, M. & Rosner, JL Trigubas produkto asimetrija esant Λ b 0 ir Ξ b 0 suyra. Fiz. Lett. B 749, 104–107 (2015).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  25. 25

    Valencia, G. Skilimo B → VV ir CP pažeidimo kampinės koreliacijos. Fiz. D 39, 3339–3345 (1989), red.

      • „Google Scholar“
  26. 26

    Aaij, R. ir kt. Ieškokite CP pažeidimo, naudodamiesi T- DD koreliacijomis D 0 → K + K - π + π - irimo metu. JHEP 10, 005 (2014).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  27. 27

    Aaij, R. ir kt. B- hadrono gamybos frakcijų matavimas 7 TeV pp susidūrimų metu. Fiz. D 85, 032008 (2012), red.

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  28. 28.

    Aaij, R. ir kt. Λ b 0 produkcijos kinematinių priklausomybių pp susidūrimų tyrimas ir Λ b 0 → Λ c + π - išsišakojančios frakcijos matavimas. JHEP 08, 143 (2014).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  29. 29

    Alves, AA Jr ir kt. LHCb detektorius LHC. JINST 3, S08005 (2008).

      • „Google Scholar“
  30. 30.

    Aaij, R. ir kt. LHCb detektoriaus veikimas. Vid. J. Mod. Fiz. A 30, 1530022 (2015).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  31. 31

    LHCb bendradarbiavimas. LHC-B: Specialus LHC Collider grožio eksperimentas tiksliam CP pažeidimo ketinimų matavimui matuoti (CERN-LHCC-95-05, 1995); //cds.cern.ch/record/290868

      • „Google Scholar“
  32. 32.

    Sjöstrand, T., Mrenna, S. & Skands, P. PYTHIA 6.4 fizika ir vadovas. JHEP 05, 026 (2006).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  33. 33.

    Sjöstrand, T., Mrenna, S. & Skands, P. Trumpas įvadas į PYTHIA 8.1. Kompiuteris. Fiz. Bendruomenė. 178, 852–867 (2008).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  34. 34.

    Beljajevas, I. et al. Pirminių įvykių generavimo Gauze valdymas, LHCb modeliavimo sistema. J. Phys. Konf. Ser. 331, 032047 (2011).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  35. 35.

    Lange, DJ „EvtGen“ dalelių skilimo modeliavimo paketas. Nucl. Instrum. Metas. A 462, 152–155 (2001).

      • „Google Scholar“
  36. 36.

    Allison, J. ir kt. „Geant4“ plėtra ir programos. „IEEE Trans“. Nucl. Mokslas. 53, 270–278 (2006).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  37. 37.

    Agostinelli, S. ir kt. „Geant4“: modeliavimo priemonių rinkinys. Nucl. Instrum. Metas. A 506, 250–303 (2003).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  38. 38.

    Clemencic, M. et al. LHCb modeliavimo programa, „Gauss“: dizainas, raida ir patirtis. J. Phys. Konf. Ser. 331, 032023 (2011).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  39. 39.

    Alyvuogė, KA ir kt. Dalelių fizikos apžvalga. Smakras. Fiz. C 38, 090001 (2014).

      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  40. 40.

    Breiman, L., Friedman, JH, Olshen, RA & Stone, CJ klasifikavimo ir regresijos medžiai (Wadsworth International Group, 1984).

      • „Google Scholar“
  41. 41.

    Pivk, M. & Le Diberder, FR sPlot: statistinė priemonė paskirstyti duomenis. Nucl. Instrum. Metas. A 555, 356–369 (2005).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  42. 42.

    Skwarnicki, T. Radiacinių CASCADE perėjimų tarp Upsilon-Prime ir Upsilon rezonansų tyrimas (daktaro disertacija, 1986); //inspirehep.net/record/230779

      • „Google Scholar“
  43. 43.

    Albrechtas, H. ir kt. Ieškokite hadronic b → u . Fiz. Lett. B 241, 278–282 (1990).

      • CAS
      • Straipsnis
      • „Google Scholar“
  44. 44.

    Fisher, RA Eksperimentų projektavimas (Oliver and Boyd Ltd., 1935).

      • „Google Scholar“
  45. 45.

    Duomenų analizė didelės energijos fizikoje (red. Behnke, O., Kröninger, K., Schörner-Sadenius, T. ir Schott, G.) (Wiley, 2013).

      • „Google Scholar“

Atsisiųskite nuorodas

Padėkos

Reiškiame dėkingumą kolegoms CERN greitintuvo skyriuose už puikų LHC darbą. Dėkojame LHCb institutų techniniam ir administraciniam personalui. Pripažįstame CERN ir nacionalinių agentūrų palaikymą: CAPES, CNPq, FAPERJ ir FINEP (Brazilija); NSFC (Kinija); CNRS / IN2P3 (Prancūzija); BMBF, DFG ir MPG (Vokietija); INFN (Italija); FOM ir NWO (Nyderlandai); MNiSW ir NCN (Lenkija); MENAI / IFA (Rumunija); MINES ir FASO (Rusija); „MinECo“ (Ispanija); SNSF ir SER (Šveicarija); NASU (Ukraina); STFC (Jungtinė Karalystė); NSF (JAV). Pripažįstame skaičiavimo išteklius, kuriuos teikia CERN, IN2P3 (Prancūzija), KIT ir DESY (Vokietija), INFN (Italija), SURF (Nyderlandai), PIC (Ispanija), GridPP (Jungtinė Karalystė), RRCKI ir „Yandex LLC“ ( Rusija), CSCS (Šveicarija), IFIN-HH (Rumunija), CBPF (Brazilija), PL-GRID (Lenkija) ir OSC (JAV). Esame skolingi bendruomenėms, turinčioms daugybę atvirojo kodo programinės įrangos paketų, nuo kurių esame priklausomi. Atskiros grupės ar nariai gavo paramą iš „AvH“ fondo (Vokietija), EPLANET, „Marie Skłodowska-Curie Actions“ ir ERC (Europos Sąjunga), „Conseil Général de Haute-Savoie“, „Labex ENIGMASS“ ir „OCEVU“, „Auvergne“ regiono (Prancūzija), RFBR ir „Yandex LLC“. (Rusija), GVA, XuntaGal ir GENCAT (Ispanija), Herchel Smith fondas, Karališkoji draugija, Karališkoji parodų komisija 1851 m. Ir Leverhulme fondas (Jungtinė Karalystė).