A colaboração LHCb informou recentemente sobre o arXiv servidor de pré-impressão a primeira observação da decadência do B_c ⁺ méson (composto por dois quarks pesados, b e c) em um estado ligado ao quark charm-anticharm J/ψ e um par de píons, π ⁺ π ⁰ . O processo de decaimento mostra uma contribuição de uma partícula intermediária, uma ρ ⁺ méson que se forma por um breve momento e depois decai no π ⁺ π ⁰ par.



O B_c ⁺ é o méson mais pesado que só pode decair através das interações fracas, através do decaimento de um quark constituinte pesado. B_c ⁺ decai em um número ímpar de hádrons leves e um J/ψ (ou outros estados ligados ao quark charm-anticharm, chamados de "charonia") foram estudados intensamente e foram encontrados em notável concordância com as expectativas teóricas.

A decadência de B_c ⁺ em um J/ψ e um π ⁺ π ⁰ par é o decaimento mais simples em charmonium e um número par de hádrons leves. Nunca foi observado antes, principalmente porque a reconstrução precisa do π ⁰ de baixa energia O méson através de seu decaimento em um par de fótons é muito desafiador em um ambiente de colisão próton-próton do LHC.

Uma medição precisa do B_c ⁺ →J/ψπ ⁺ π ⁰ decaimento permitirá uma melhor compreensão de sua possível contribuição como fonte de base para o estudo de outros decaimentos de B_c mésons, bem como decaimentos raros de B ⁰ mésons. Do ponto de vista teórico, decaimentos de B_c em J/ψ e um número par de píons estão intimamente relacionados aos decaimentos do τ lépton em um número par de píons e ao e ⁺ e ^– aniquilação em um número par de píons.

Medições precisas de e ⁺ e ^– aniquilação em dois píons na região de massa ρ (como no B_c decaimento discutido aqui) são cruciais para a interpretação dos resultados do experimento Fermilab g-2 medindo o momento dipolar magnético anômalo do múon, uma vez que e ⁺ de baixa energia e ^– a aniquilação em hádrons é uma fonte importante de incerteza nas medições do g-2.

A razão entre a probabilidade do novo decaimento e a do decaimento de B_c ⁺ em J/ψπ ⁺ foi calculado por vários teóricos nos últimos 30 anos. Agora estas previsões podem finalmente ser comparadas com uma medição experimental:a maioria das previsões concorda com o novo resultado obtido pelo LHCb (2,80±0,15±0,11±0,16).

O grande número de b-quarks produzidos nas colisões do LHC e o excelente detector permitem que o LHCb estude a produção, decaimentos e outras propriedades do B_c ⁺ méson em detalhes. Desde a descoberta do méson pelo experimento CDF no colisor Tevatron, 18 novos B_c ⁺ foram observados decaimentos (com mais de cinco desvios padrão), todos eles por LHCb.

Mais informações: Observação do B_c ⁺ para J/ψπ ⁺ π ⁰ decadência, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.05523
Informações do diário: arXiv

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