LHCb

LHCb ( Experimento de belleza del Gran Colisionador de Hadrones : experimento del LHC sobre el quark de belleza ) es un experimento de física de partículas que utiliza colisiones de protones producidas en el colisionador del LHC en el CERN ( Ginebra ). Este detector se especializa en la física del sabor y la búsqueda de nueva física mediante métodos indirectos como la medición de la violación de la simetría CP o las raras tasas de desintegración de las ramas.

El detector LHCb está ubicado en la localidad de Ferney-Voltaire en Francia en el punto 8 del LHC, a pocos metros de la frontera suiza.

Objetivos científicos

El LHCb está destinado al estudio de la violación de CP y la búsqueda de desintegraciones raras que puedan generar nuevas físicas en la industria de la belleza . El análisis de los datos se refiere principalmente a los mesones hermosos (que contienen un quark b o un quark anti-b) y encantados (que contienen un quark c o un quark anti-c), pero también a los hermosos bariones (que contienen tres quarks, incluido un quark o antiquark b), bosones ( Higgs o Z ) o la búsqueda de partículas exóticas.

Aparato experimental

Desde el punto de vista del hardware, LHCb es un espectrómetro de brazo único orientado hacia adelante, que optimiza la detección de hadrones que contienen quarks b. Esto se debe a que los pares de quark b - antiquark b que están en el origen de estos hermosos hadrones se producen durante las colisiones de protones mediante un proceso llamado fusión de gluones que favorece la emisión de estos pares en un ángulo muy pequeño desde el haz de protones. Por tanto, el cono formado por el instrumento corresponde a la zona donde la emisión de estos pares (y por tanto la producción de hermosos hadrones) es más probable.

Para realizar mediciones precisas de las desintegraciones de estos hadrones hermosos o encantados, el detector LHCb se divide en dos subsistemas principales:

- el sistema de trayectoria que tiene como objetivo reconstruir con precisión las trayectorias de las partículas cargadas dentro del detector para poder medir con precisión sus cantidades de movimientos. Este sistema consta de un detector de vértices (el VELO), un imán para doblar la trayectoria de las partículas cargadas y deducir su cantidad de movimiento, y dos seguidores (el seguidor de silicio, ST, y el seguidor externo, OT).

- el sistema de identificación de partículas, cuya función es identificar las partículas producidas durante las colisiones de protones. Sus componentes principales son dos detectores RICH que pueden distinguir kaones , muones , protones y piones, un calorímetro electrónico (principalmente para electrones y fotones), un calorímetro hadrónico (para hadrones cargados o neutros) y finalmente un detector de muones .

Colaboración

En Agosto de 2020, el experimento reúne a más de 1400 miembros, de 85 laboratorios y universidades en 18 países: Italia, Reino Unido, Francia, Rusia, Alemania, Polonia, Suiza, Ucrania, Brasil, España, Países Bajos, China, Estados Unidos. Estados Unidos, Irlanda , Rumania, Colombia, Eslovenia y Argelia.

Resultados principales

Varios resultados denominados colectivamente "anomalías" se miden en las transiciones generadas por los diagramas de pingüinos .
Al combinar sus datos con los del experimento CMS , la colaboración LHCb observa la rara descomposición del mesón Bs en dos muones.
También observa varias partículas compuestas por 5 quarks, llamados pentaquarks , en las desintegraciones de b-bariones.
En marzo 2019, el equipo de investigación del LHCb publica los resultados preliminares del experimento: un estudio realizado en quarks charm observa por primera vez una violación de la simetría CP directa.

Referencias

Colaboración de LHCb , R. Aaij , B. Adeva y M. Adinolfi , " Prueba de la universalidad de los leptones mediante desintegraciones ${\ Displaystyle B ^ {+} \ rightarrow K ^ {+} \ ell ^ {+} \ ell ^ {-}}$ ", Physical Review Letters , vol. 113, n o 15,6 de octubre de 2014, p. 151601 ( ISSN 0031-9007 y 1079-7114 , DOI 10.1103 / PhysRevLett.113.151601 , leído en línea , consultado el 3 de agosto de 2020 )
(in) LHCb Collaboration , R. Aaij , C. Abellán Beteta y B. Adeva , " Análisis angular del decaimiento usando luminosidad integrada ${\ displaystyle B ^ {0} \ rightarrow K ^ {* 0} \ mu ^ {+} \ mu ^ {-}}$ ${\ Displaystyle 3 \, {\ mbox {fb}} ^ {- 1}}$ " , Journal of High Energy Physics ,16 de febrero de 2016( DOI 10.1007 / JHEP02 (2016) 104 , leído en línea , consultado el 3 de agosto de 2020 )
El CMS , LHCb Colaboraciones , V. Khachatryan y AM Sirunyan , “ Observación de la rara decadencia a partir del análisis combinado de CMS y LHCb datos ${\ Displaystyle B_ {s} ^ {0} \ to \ mu ^ {+} \ mu ^ {-}}$ ”, Naturaleza , vol. 522, n o 7554,junio 2015, p. 68–72 ( ISSN 0028-0836 y 1476-4687 , DOI 10.1038 / nature14474 , leído en línea , consultado el 3 de agosto de 2020 ).
Colaboración LHCb , R. Aaij , B. Adeva y M. Adinolfi , “ Observación de resonancias consistentes con estados de pentaquark en decaimientos ${\ Displaystyle J / \ psi p}$ ${\ Displaystyle {\ Lambda _ {b} ^ {0} \ to J / \ psi K ^ {-} p}}$ ”, Physical Review Letters , vol. 115, n o 7,12 de agosto de 2015, p. 072001 ( ISSN 0031-9007 y 1079-7114 , DOI 10.1103 / PhysRevLett.115.072001 , leído en línea , consultado el 3 de agosto de 2020 )

enlaces externos

(en) Chris Jones y Ulrich Kerzel, “LHCb se prepara para una rica cosecha de rara belleza”, en CERN Courier, no 6 (2007), p. 30-33 . < http://cerncourier.com/cws/article/cern/30585 >
(es) Sitio público en general del experimento LHCb
(fr) Páginas LHCb del sitio LHC-Francia de CNRS y CEA
(fr) Página LHCb del sitio CERN LHC
(fr) El sitio del experimento LHCb