في عام 2018، جرى في مصادم الهادرونات الكبير جمع بيانات خاص: كاشف CMS كان يلتقط اصطدامات البروتونات بسرعة هائلة، بهدف جمع عشرة مليارات جسيم يحتوي على كوارك قمي. هذه الجسيمات، ب-ميزونات، تعيش لأجزاء صغيرة جدًا من الثانية وتتحلل إلى جسيمات أخف، مثل قطار محمّل بشكل زائد يرمي عرباته أثناء السير.
النموذج القياسي يتنبأ بعدد المرات التي يجب أن تولد فيها الأنواع المختلفة من ب-ميزونات، ولكن القياسات الدقيقة ضرورية للتحقق من هذه التنبؤات. العلماء من تعاون CMS قاموا بقياس عدد ب+، ب0، وب0s — ثلاثة أنواع تختلف حسب الكوارك الخفيف المجاور للكوارك القمي. اتضح أن نسب كمياتها تتغير اعتمادًا على الطاقة والزاوية التي يخرج بها الجسيم.
للحصول على هذه الأرقام، استخدم الفيزيائيون طريقتين لتحلل ب-ميزونات: إلى جسيمات تحتوي على كوارك ساحر (تظهر هذه التحللات كزخات من الجسيمات العادية) وإلى جسيمات تحتوي على ج/بساي (تترك هذه التحللات أثرًا واضحًا من اثنين من الميونات). بمقارنة الطريقتين، قاموا أيضًا بتحديد مدى تكرار اختيار ب-ميزونات لمسار تحلل معين.
اختبار تناظر الأيزوسبين — فكرة أن البروتون والنيوترون يجب أن يتصرفا بنفس الطريقة في التفاعلات القوية — أظهر أنه ضمن دقة القياسات، يتم احترام التناظر. هذا لبنة أخرى في أساس فهمنا لكيفية تجمع الكواركات لتكوين الجسيمات.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.10270
Production fraction ratios of B$$^+$$, B$$^0$$, and B$$^0_\mathrm{s}$$ mesons are measured in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV using a special data set recorded in 2018 with high-rate triggers designed to collect an unbiased sample of $$10^{10}$$ b hadrons with the CMS experiment at the LHC. These data allow the study of the open-charm decays of B mesons (B$$_\mathrm{(s)}$$ $$\to$$ $$\pi$$D$$_\mathrm{(s)}$$) where the D meson decays into fully hadronic final states. By utilizing known branching fractions and precise theoretical calculations, production fraction ratios as functions of B meson transverse momentum ($$p_\mathrm{T}$$) and rapidity ($$y$$) are measured using the open-charm decays in the kinematic range of 8 $$\lt$$ $$p_\mathrm{T}$$ $$\lt$$ 60 GeV and $$\lvert y \rvert$$ $$\lt$$ 2.25. In addition, the same data set is used to measure the relative production fraction ratios with the charmonium decay channels (B$$_\mathrm{(s)}$$ $$\to$$ X$$\,$$J/$$\psi$$ with X indicating a K$$^+$$, K$$^*$$(892)$$^0$$, or $$\phi$$(1020) meson) where the J/$$\psi$$ meson decays into a pair of muons. The open-charm results are used to normalize the relative production fraction ratios obtained from the charmonium samples. Measurements of the ratios of branching fractions of B meson decays to charmonium and open-charm final states are also reported, which will improve the world-average values of these ratios. Finally, we test isospin invariance in B meson production in proton-proton collisions and observe that it holds within the experimental precision.
ب-ميزونات تحتوي على كوارك قمي، وهو أثقل بأربع مرات من البروتون، لكنها تعيش فقط حوالي بيكو ثانية ونصف — خلال هذا الوقت، يقطع الضوء أقل من ملليمتر.
في مسلسل «ستار تريك» تُذكر تقنيات «كواركية»، لكن ب-ميزونات الحقيقية قصيرة العمر جدًا بحيث لا يمكن أن تكون وقودًا لمحرك الاعوجاج.