كيف تولد الأنواع المختلفة من ب-ميزونات سريع

الأصل: "Measurement of B meson production fraction ratios in proton-proton collisions at $$\sqrt{s}$$ = 13 TeV using open-charm and charmonium decays"
· CMS Collaboration
arXiv:2602.10270 · 2026-02-10 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
في مصادم الهادرونات الكبير، تم قياس مدى تكرار ولادة الأنواع المختلفة من ب-ميزونات.

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.

عشرة مليارات ب-ميزون — هذا تقريبًا واحد لكل ساكن على الأرض، لكن تم جمعها في سنة واحدة فقط من عمل المصادم.

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.

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.

العلماء
Emmy NoetherAlbert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeWolfgang Pauli
المفاهيم
كاشف سي إم إس بيسي الثالث كسر التفرع ميزون بي كوارك ساحر جزء في المليون تعاون CMS LHCb