Busca a Scalar Partners en Física de Partículas
Los investigadores están buscando compañeros escalares para entender las partículas fundamentales y sus interacciones.
― 8 minilectura
Tabla de contenidos
En el mundo de la física de partículas, los investigadores siempre están buscando nuevas partículas que puedan ayudar a explicar los bloques fundamentales de la naturaleza. Un área interesante de estudio involucra los socios escalares de partículas conocidas. Estos socios escalares podrían arrojar luz sobre varios procesos en la física de partículas.
El Contexto de la Búsqueda
Utilizando una cantidad específica de datos recopilados en experimentos, los científicos han estado tratando de encontrar evidencia de un Socio Escalar de una partícula conocida, que se refiere solo como un marcador de posición. Están examinando cómo esta partícula se descompone en otras partículas y qué pueden decirnos esos procesos de Descomposición.
Antes se han descubierto varias resonancias que se descomponen en pares de ciertos quarks. Mientras que algunos de estos resuenan bien con las propiedades esperadas de los mesones tradicionales, otros no encajan perfectamente en estas categorías. Algunas de estas partículas únicas pueden tener configuraciones diferentes que requieren nuevas explicaciones.
Entre estos hallazgos hay una partícula que fue identificada en 2003, que está bastante cerca de un umbral y es inusualmente estrecha en sus características. Esta partícula ha estimulado mucha investigación adicional, particularmente en relación con la posibilidad de que sea una molécula hecha de quarks.
La emoción en torno a esta partícula en particular proviene de sus propiedades predichas y cómo podría interactuar con otras dentro del marco de la física de partículas. A medida que los científicos continúan sus investigaciones, muchas teorías sugieren que ciertas interacciones de partículas podrían llevar a nuevos descubrimientos.
El Papel de las Predicciones Teóricas
La búsqueda de este socio escalar no es simplemente un tiro al aire. Existen teorías que predicen las potenciales propiedades y comportamientos de estas partículas. Estas predicciones ayudan a guiar la búsqueda y permiten a los investigadores establecer criterios para lo que están buscando específicamente.
Por ejemplo, una teoría sugiere que este socio escalar podría existir como un tipo específico de estado ligado. Si de verdad se encuentra este socio escalar, podría proporcionar un apoyo significativo para la hipótesis de que las partículas descubiertas anteriormente son efectivamente estados ligados o moléculas, en lugar de mesones tradicionales.
También ha habido varios modelos teóricos que proponen cómo podría manifestarse y descomponerse este socio escalar. Explorar estas teorías más a fondo puede llevar a una imagen más clara de cómo interactúan las partículas y las reglas subyacentes que rigen estas interacciones.
Experimentación y Recolección de datos
Para probar estas teorías, se realizan experimentos utilizando detectores de partículas avanzados. Un detector notable utilizado para estas búsquedas es el detector BESIII. Este equipo registra miles de millones de colisiones de partículas, que suceden cuando las partículas chocan a altas energías.
Los experimentos implican recolectar datos de interacciones de partículas. Los niveles de energía de estas colisiones se pueden ajustar para ayudar a identificar diferentes partículas y sus posibles productos de descomposición. Cada colisión puede producir una variedad de partículas, y los científicos analizan estos resultados para buscar señales del socio escalar.
A través de una cuidadosa selección de eventos, los investigadores aíslan interacciones y caminos de descomposición específicos que podrían sugerir la existencia del socio escalar. Este meticuloso proceso implica filtrar una gran cantidad de información para concentrarse en señales relevantes.
Analizando los Datos
Una vez que se recopilan los datos, el siguiente desafío es analizarlos para encontrar señales potenciales del buscado socio escalar. Esto implica métodos estadísticos para filtrar el ruido de las colisiones de partículas e identificar patrones o excesos inusuales que podrían sugerir una nueva partícula.
Los investigadores emplean técnicas para entender la distribución de eventos, buscando cualquier señal que se destaque del fondo. A pesar de una búsqueda minuciosa, los informes a menudo muestran que no se detectan señales claras. Esto no es raro en la física de partículas, ya que muchas búsquedas arrojan resultados negativos.
Incluso en ausencia de evidencia concreta, los datos recopilados pueden proporcionar límites sobre lo que podría estar sucediendo. Al determinar límites superiores sobre la frecuencia con la que podría descomponerse el socio escalar, los investigadores pueden sacar conclusiones sobre la viabilidad de diferentes modelos teóricos.
Contexto y Procesos Competitivos
Al buscar el socio escalar, es importante considerar otros posibles procesos en juego que podrían confundir los resultados. Por ejemplo, otras partículas conocidas podrían interferir con las señales que los investigadores están tratando de detectar.
Al comprender los comportamientos de estas partículas competidoras y sus posibles modos de descomposición, los científicos pueden refinar su búsqueda. Esto incluye tener en cuenta partículas que se descomponen en los mismos estados finales que se esperarían de los procesos de descomposición del socio escalar.
Además, se ha puesto mucho esfuerzo en descartar estos procesos competidores para asegurarse de que cualquier resultado inesperado pueda atribuirse de manera confiable a la partícula objetivo.
Límites e Implicaciones
Tras búsquedas y análisis extensivos, los datos proporcionan límites superiores para las fracciones de ramificación del socio escalar, que es básicamente la probabilidad de su descomposición en varios canales. Establecer estos límites es un paso importante para reducir las posibilidades de futuras investigaciones.
Los resultados, incluso cuando son negativos, son cruciales. Ayudan a refinar los modelos teóricos al demostrar lo que no existe o con qué frecuencia podría aparecer algo. Cada nuevo límite obtenido puede llevar a una mejor comprensión de las interacciones de partículas y contribuir a refinar futuras búsquedas.
La ausencia de una señal detectada para el socio escalar no indica un fallo. En cambio, enriquece el diálogo dentro de la comunidad científica, llevando a indagaciones más profundas en la física de partículas y la naturaleza de los bloques fundamentales de la materia.
Incertidumbres Sistemáticas
Una parte significativa del análisis de experimentos de física de partículas involucra entender y considerar las incertidumbres sistemáticas. Estas incertidumbres pueden surgir de diversas fuentes, incluidos mediciones, calibración de equipos e incluso los modelos utilizados para el análisis.
Para los investigadores, es importante identificar estas incertidumbres para asegurarse de que los resultados sean sólidos y creíbles. Esto implica revisar de cerca cada etapa de la recolección y análisis de datos y hacer correcciones donde sea necesario.
Discutir las fuentes de estas incertidumbres es una parte esencial de cualquier hallazgo. Este enfoque meticuloso ayuda a reforzar la fiabilidad de las conclusiones extraídas de la investigación.
El Futuro de las Búsquedas de Socios Escalares
A medida que los científicos continúan investigando posibles socios escalares, cada experimento contribuye a una comprensión más amplia de la física de partículas. La búsqueda de estos socios escalares es más que solo verificar una teoría; abre puertas a nueva física y mejores modelos de cómo opera el universo.
Los experimentos futuros probablemente se basarán en los conocimientos obtenidos de las búsquedas actuales. Pueden observar diferentes niveles de energía, explorar varios procesos de descomposición o utilizar nuevas tecnologías de detección.
Este campo siempre está evolucionando, con nuevos descubrimientos que provocan la reevaluación de teorías existentes. Cada búsqueda ofrece la oportunidad de refinar nuestros modelos de física de partículas y profundizar nuestra comprensión de la naturaleza fundamental del universo.
Conclusión
En resumen, la búsqueda de socios escalares en la física de partículas incluye examinar cómo estas partículas se descomponen y qué implicaciones tienen para nuestra comprensión del universo. Con el uso de detectores avanzados y análisis estadísticos, los investigadores trabajan incansablemente para descubrir nueva evidencia.
Aunque no se han observado señales claras hasta ahora, los límites establecidos sobre las posibles fracciones de ramificación proporcionan datos valiosos que informarán futuros estudios. Entender las incertidumbres sistemáticas también juega un papel vital en asegurar la precisión de estos hallazgos.
En última instancia, aunque la búsqueda de estos socios escalares es un desafío, es un empeño crucial en la búsqueda por entender las partículas fundamentales y las fuerzas que dan forma a nuestra realidad. A medida que se desarrollen nuevas tecnologías y teorías, el campo seguirá avanzando, profundizando nuestra comprensión de la materia y el universo.
Título: Search for a scalar partner of the $X(3872)$ via $\psi(3770)$ decays into $\gamma\eta\eta'$ and $\gamma\pi^{+}\pi^{-}J/\psi$
Resumen: Using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 2.93 fb$^{-1}$ collected at a center-of-mass energy of 3.773~GeV with the BESIII detector at the BEPCII collider, we search for a scalar partner of the $X(3872)$, denoted as $X(3700)$, via $\psi(3770)\to \gamma\eta\eta'$ and $\gamma\pi^{+}\pi^{-}J/\psi$ processes. No significant signals are observed and the upper limits of the product branching fractions $ {\cal B}(\psi(3770)\to\gamma X(3700))\cdot {\cal B}(X(3700)\to \eta\eta')$ and ${\cal B}(\psi(3770)\to\gamma X(3700))\cdot {\cal B}(X(3700)\to\pi^{+}\pi^{-}J/\psi)$ are determined at the 90\% confidence level, for the narrow $X(3700)$ with a mass ranging from 3710 to 3740 MeV/$c^2$, which are from 0.8 to 1.8 $(\times 10^{-5})$ and 0.9 to 3.4 $(\times 10^{-5})$, respectively.
Autores: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, R. Aliberti, A. Amoroso, M. R. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, I. Balossino, Y. Ban, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, T. T. Chang, W. L. Chang, G. R. Che, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. J. Chen, W. S. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, S. C. Coen, F. Cossio, J. J. Cui, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, B. Ding, X. X. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, S. X. Du, Z. H. Duan, P. Egorov, Y. L. Fan, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, K Fischer, M. Fritsch, C. Fritzsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Y. N. Gao, Yang Gao, S. Garbolino, I. Garzia, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, C. Y Guan, Z. L. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, T. T. Han, W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, T. Holtmann, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, T. Hussain, N Hüsken, W. Imoehl, M. Irshad, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, J. H. Jeong, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, X. Q. Jia, Z. K. Jia, P. C. Jiang, S. S. Jiang, T. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, T. Johansson, X. K., S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, R. Kappert, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, A. Khoukaz, R. Kiuchi, R. Kliemt, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. K. Kuessner, A. Kupsc, W. Kühn, J. J. Lane, P. Larin, A. Lavania, L. Lavezzi, T. T. Lei, Z. H. Lei, H. Leithoff, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. N. Li, Hui Li, J. R. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. L. Li, Ke Li, L. J Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, P. R. Li, Q. X. Li, S. X. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. H. Li, X. L. Li, Xiaoyu Li, Y. G. Li, Z. J. Li, Z. X. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, D. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. L. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. K. Liu, W. M. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Z. Q. Liu, X. C. Lou, F. X. Lu, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. T. Ma, X. Y. Ma, Y. Ma, Y. M. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, S. Malde, A. Mangoni, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, Z. X. Meng, J. G. Messchendorp, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, N. Yu. Muchnoi, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, P. Patteri, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, S. Pogodin, V. Prasad, F. Z. Qi, H. Qi, H. R. Qi, M. Qi, T. Y. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. J. Qin, L. Q. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, C. F. Redmer, K. J. Ren, A. Rivetti, V. Rodin, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, S. N. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. C. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi, R. S. Shi, X. Shi, J. J. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. J. Song, Y. X. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, Y. J. Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun, Y. X. Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, Y. A. Tang, L. Y Tao, Q. T. Tao, M. Tat, J. X. Teng, V. Thoren, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, I. Uman, S. J. Wang, B. Wang, B. L. Wang, Bo Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, F. Wang, H. J. Wang, H. P. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, M. Wang, Meng Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. J. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. N. Wang, Y. Q. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, C. W. Wenzel, U. W. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, C. Wu, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. H. Wu, Y. Wu, Y. J. Wu, Z. Wu, L. Xia, X. M. Xian, T. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, X. H. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, W. Xu, W. L. Xu, X. P. Xu, Y. C. Xu, Z. P. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, X. Q. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, Tao Yang, Y. Yang, Y. F. Yang, Y. X. Yang, Yifan Yang, Z. W. Yang, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, T. Yu, X. D. Yu, C. Z. Yuan, L. Yuan, S. C. Yuan, X. Q. Yuan, Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, Y. J. Zeng, X. Y. Zhai, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, A. Q. Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. Y. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jiawei Zhang, L. M. Zhang, L. Q. Zhang, Lei Zhang, P. Zhang, Q. Y. Zhang, Shuihan Zhang, Shulei Zhang, X. D. Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Yan Zhang, Yao Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, L. P. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. Z. Zhou, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, L. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, W. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou, J. Zu
Última actualización: 2023-09-06 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2305.11682
Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.11682
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.
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