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    北京譜儀Ⅲ首次觀測到單卡比波壓低過程Λc^+→nπ^+
    2022-04-06|文章來源:實驗物理中心 |【
     

      日前,北京譜儀Ⅲ實驗項目利用4.6和4.7 GeV能區之間的實驗數據首次觀測到單卡比波壓低過程Λc+→nπ+ [Phys. Rev. Lett. 128 (2022) 142001]。

      作為質量最小的粲重子Λc+,早在40年前就已經被發現。然而,由于一直缺少實驗進展,它的物理性質并沒有被很好理解。不同于粲介子,Λc+重子是由一個重的粲夸克和兩個輕夸克(上夸克和下夸克)構成,其壽命主要是粲夸克衰變主導。研究粲重子躍遷到輕的重子態過程可以用來檢驗標準模型。但是,粲重子躍遷過程中強子的非微擾貢獻很大,制約了對相關理論模型的精確檢驗。理解非微擾在躍遷中的作用機制非常重要,但必須依賴實驗測量才能完善理論唯象模型的預言。

      在Λc+衰變中,最引人關注的就是兩體單卡比波壓低過程Λc+→nπ+和Λc+→pπ0,這是最簡單的躍遷過程,對于理解末態非微擾貢獻極其重要。目前實驗上只獲得Λc+→pπ0衰變幾率的上限,同時由于中子難以探測,Λc+→nπ+衰變還沒有實驗觀測到。不同理論模型對于這兩個過程的衰變幾率的比值預言差別很大,大約在2-10之間,誤差都很大。由于缺少實驗信息,因此希望能在BESⅢ實驗上對其進行首次測量。

      這個工作利用質心系能量4.6至4.7GeV的實驗數據開展研究,該能區在正、反粲重子對產生閾值附近。因此,雙標記方法被應用于這項物理分析工作中。正負電子對淹沒后只產生一對處于反對稱狀態的正反粲重子對,基于能量、動量守恒,可以完美重建末態的中子的能量、動量信息,這是北京譜儀Ⅲ實驗獨有的特點。實驗給出Λc+→nπ+過程的統計顯著性是7.3倍標準偏差,同時測量得到的衰變幾率為(6.6±1.2±0.4)×10-4,約為萬分之六。這是實驗上首次觀測到該衰變過程。

      綜合其他實驗對Λc+→pπ0衰變幾率的測量結果, 我們得出Λc+→nπ+與Λc+→pπ0衰變幾率的比值應該大于7.2,這一結果對于不同理論模型的約束非常關鍵。另外,這也將促進北京譜儀Ⅲ實驗利用自身的優勢進一步研究單卡比波過程Λc+→pπ0。

      本項成果由BESIII國際合作組完成,中國科學院高能物理所研究員李海波目前擔任BESIII合作組發言人。

      文章原文: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.142001

    圖中顯示的是粲重子躍遷到輕的重子末態的不變質量信息,最左邊小的凸起為Λc+→nπ+衰變的中子信號。右邊兩個顯著信號是卡比波允許的Λc+→Λπ+和Λc+→Σ0 π+過程。


     
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