La collaboration LHCb a récemment rendu compte du arXiv serveur de prépublication la première observation de la désintégration du B_c ⁺ méson (composé de deux quarks lourds, b et c) dans un état lié de quark charme-anticharm J/ψ et une paire de pions, π ⁺ π ⁰ . Le processus de désintégration montre une contribution d'une particule intermédiaire, un ρ ⁺ méson qui se forme pendant un bref instant puis se désintègre en π ⁺ π ⁰ paire.

Le B_c ⁺ est le méson le plus lourd qui ne peut se désintégrer que par des interactions faibles, via la désintégration d'un quark constituant lourd. B_c ⁺ Les désintégrations en un nombre impair de hadrons légers et un J/ψ (ou d'autres états liés aux quarks charme-anticharm, appelés "chharmonia") ont été étudiés de manière intensive et se sont révélés être en accord remarquable avec les attentes théoriques.

La désintégration de B_c ⁺ en un J/ψ et un π ⁺ π ⁰ La paire est la désintégration la plus simple en charmonium et en un nombre pair de hadrons légers. Cela n'a jamais été observé auparavant, principalement en raison de la reconstruction précise du π ⁰ de basse énergie le méson à travers sa désintégration en une paire de photons est très difficile dans un environnement de collision proton-proton au LHC.

Une mesure précise du B_c ⁺ →J/ψπ ⁺ π ⁰ la désintégration permettra de mieux comprendre sa contribution possible en tant que source de fond pour l'étude d'autres désintégrations de B_c mésons ainsi que de rares désintégrations de B ⁰ mésons. Du point de vue théorique, les désintégrations de B_c en J/ψ et un nombre pair de pions sont étroitement liés aux désintégrations du lepton τ en un nombre pair de pions, et au e ⁺ e ^– annihilation en un nombre pair de pions.

Mesures précises de e ⁺ e ^– annihilation en deux pions dans la région de masse ρ (comme dans le B_c désintégration discutée ici) sont cruciaux pour l'interprétation des résultats de l'expérience Fermilab g-2 mesurant le moment dipolaire magnétique anormal du muon, puisque e ⁺ de basse énergie e ^– l'annihilation en hadrons est une source importante d'incertitude dans les mesures du g-2.

Le rapport de la probabilité de la nouvelle désintégration à celle de la désintégration de B_c ⁺ dans J/ψπ ⁺ a été calculé par divers théoriciens au cours des 30 dernières années. Ces prédictions peuvent désormais enfin être comparées à une mesure expérimentale :la plupart des prédictions sont en accord avec le nouveau résultat obtenu par LHCb (2,80±0,15±0,11±0,16).

Le grand nombre de quarks b produits lors des collisions du LHC et l'excellent détecteur permettent à LHCb d'étudier la production, les désintégrations et d'autres propriétés du B_c ⁺ méson en détail. Depuis la découverte du méson par l'expérience CDF au collisionneur Tevatron, 18 nouveaux B_c ⁺ des désintégrations ont été observées (avec plus de cinq écarts types), toutes par LHCb.

Plus d'informations : Observation du B_c ⁺ à J/ψπ ⁺ π ⁰ décomposition, arXiv (2024). DOI :10.48550/arxiv.2402.05523

Informations sur le journal : arXiv

Fourni par le CERN