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    我院粒子物理團隊在Physical Review Letters上發表粲重子衰變研究新進展

    2022-04-07  蘭州大學核科學與技術學院

    北京譜儀III實驗上首次發現Λcà+信號(紅色虛線部分)。

     

       近日,稀有同位素前沿科學中心、核科學與技術學院李培榮青年研究員中山大學、中國科學技術大學、中國科學院大學以及高能物理研究所合作,在北京譜儀III實驗上,利用4.6124.699 GeV能區之間的實驗數據首次觀測到單卡比壓低過程Λcà+ 。相關成果于44日在《物理評論快報》 (Physical Review Letters)上正式發表,團隊碩士研究生劉英同學在分析過程中做出了重要的貢獻。

       作為“標準模型”的基本組成之一,粲夸克(c)領域的科學研究一直是我們探索無窮小世界的重要手段之一。作為最低質量的含粲夸克重子(粲重子)Λc,早在40年前就已經被發現。然而,由于長期缺少實驗進展,它的物理性質并沒有被很好理解。不同于粲介子,W玻色子交換機制在Λc的衰變中扮演非常重要的角色,這類非因子化過程非常依賴實驗信息作為輸入。此外,眾多唯象理論對于Λc的卡比壓低過程預言差別很大,其中最引人關注的就是兩體過程Λcà+Λcà0的衰變率研究,不同的模型對于這兩個過程分支比的比值預言在2-10之間,理論的不確定性很大。然而目前實驗上對于Λcà0過程的測量只給出了分支比上限,Λcà+由于中子在實驗上的探測困難而一直沒有任何實驗觀測結果。

       北京正負電子對撞機能區中粲重子Λc和它的反粒子總是成對產生。因此,雙標記的方法被應用在這個物理工作中。由于準確知道正負電子對的初始能動量,基于能動量守恒末態的中子信號利用丟失信息來描述。團隊充分利用正負電子對撞的優勢,百億個對撞實驗樣本中,挑選出了稀少的如下圖所示中子信號。最后實驗給出Λcà+過程的統計顯著性7.3σ,測量得到的分支比(6.6±1.2±0.410-4。這是實驗上首次觀測到含有中子末態的粲重子卡比玻壓低的衰變??紤]Belle實驗的Λcà0分支比上限8×10-5, Λcà+Λcà0分支比比值將給出大于7.2的實驗觀測, 這一結果對于理解Λc的物理性質非常關鍵。

       上述工作得到了國家自然科學基金青年項目、重點項目,科技部重點研發計劃,蘭州大學中央高?;究蒲袠I務費優秀青年支持計劃的大力支持。

     

     

    文章鏈接:

    [1] https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.142001

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