Zmešani mezoni

V današnjem Znanstvenem britoffu se ukvarjamo z nevtralnim mezonom B in tem, kako razpada.  Raziskovalna skupina eksperimenta Belle II je z meritvami pospeševalnika SuperKEKB na Japonskem prišla do nove eksperimentalne vrednosti tako imenovanega mešalnega faktorja pri razpadu nevtralnih mezonov B. Rezultati poskusa, ki prinašajo fizikalno pomembna odkritja, predstavljajo tudi uspešen test spektrometra Belle II, rezultata desetletnega raziskovanja in razvoja.

Mezoni so vezana stanja dveh osnovnih gradnikov - kvarka in antikvarka. Mezon B je posebno zanimiv, saj ga gradi težki kvark “dno” oziroma “bottom”. Par v mezonu skupaj z njim tvori kvark “dol” oziroma “down”. Tako torej mezon nima električnega naboja in je relativno pogosto tarča procesov zunaj standardnega modela fizike delcev. Med temi procesi je zelo pomembno tako imenovano osciliranje ali mešanje, pri katerem mezon prehaja v svoje nasprotno, antimaterijsko stanje. Standardni model fizike delcev napoveduje jasno verjetnost za ta proces in že minimalno odstopanje od te napovedi prinaša informacije o fiziki onkraj standardnega modela.

Raziskovalna skupina projekta Belle II je natančno proučevala obnašanje nevtralnega mezona B. Najbolj jih je zanimala tako  imenovana razpadna verjetnost za proces mešanja. Ta je močno odvisna od mase vmesnega produkta, kvarka tretje generacije “vrh” oziroma “top” . Mimogrede, kvark “top” so prav prek tovrstnih procesov mezonskih oscilacij potrdili leta 1995.

V raziskovalni skupini projekta Belle II je sodelovalo veliko slovenskih fizikov, med njimi tudi profesor doktor Peter Križan, ki smo ga prosili za oceno pomembnosti meritev. Za določitev mešalnega razmerja so opazovali produkte visokoenergijskega semileptonskega razpada mezona B oziroma njegovega antisnovnega para. Ta proces je merljiv, ker je električni naboj produktov neposredno povezan s tipom mezona, ki razpade. Ob razpadu antimezona B tako nastane elektron z nabojem minus ena, ob razpadu mezona B pa pozitron z nasprotnim nabojem plus ena. Razmerje pozitivnih in negativnih nabojev tako vsebuje informacije o razmerju med delci in antidelci.

Pomembnost v članku predstavljenih rezultatov profesor Križan vidi v izboljšanju razumevanja narave kvarka “vrh” ter izboljšanju natančnosti prejšnjih meritev. Citiramo: “Eksperiment je eden od primerov meritev, ki z natančno meritvijo omogočajo sklepanje o lastnosti narave pri precej višjih energijah.” Konec citata. Za raziskovalno skupino pa so predstavljeni rezultati še pomembnejši, ker nakazujejo, da novi spektrometer v pospeševalniku SuperKEKB deluje odlično.

Podani rezultati in opravljene meritve novega spektrometra nam odpirajo vrata v še boljše razumevanje narave osnovnih delcev. Raziskovalna skupina je v tokratni objavi analizirala le tisočino vseh zbranih podatkov. Pri tem je napaka izračuna mešalne verjetnosti sestavljena iz sistematične napake natančnosti detektorja ter statistične napake naključnega zaznavanja vzorcev. Analiza preostalih podatkov bo slednjo napako zmanjšala za tridesetkrat.

Na Japonskem je mezone B mešal Filip.