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北京谱仪Ⅲ首次观测到单卡比波压低过程Λc^+→nπ^+

文章来源:中国科学院高能物理研究所

更新时间:2022-04-14 15:30

  日前,北京谱仪Ⅲ实验团队利用4.6和4.7 GeV能区之间的实验数据首次观测到单卡比波压低过程Λc+→nπ+ [Phys. Rev. Lett. 128 (2022) 142001]。

  作为质量最小的粲重子Λc+,早在40年前就已经被发现。然而,由于一直缺少实验进展,它的物理性质并没有被很好理解。不同于粲介子,Λc+重子是由一个重的粲夸克和两个轻夸克(上夸克和下夸克)构成,其寿命主要是粲夸克衰变主导。研究粲重子跃迁到轻的重子态过程可以用来检验标准模型。但是,粲重子跃迁过程中强子的非微扰贡献很大,制约了对相关理论模型的精确检验。理解非微扰在跃迁中的作用机制非常重要,但必须依赖实验测量才能完善理论唯象模型的预言。

  在Λc+衰变中,最引人关注的就是两体单卡比波压低过程Λc+→nπ+和Λc+→pπ0,这是最简单的跃迁过程,对于理解末态非微扰贡献极其重要。目前实验上只获得Λc+→pπ0衰变几率的上限,同时由于中子难以探测,Λc+→nπ+衰变还没有实验观测到。不同理论模型对于这两个过程的衰变几率的比值预言差别很大,大约在2-10之间,误差都很大。由于缺少实验信息,因此希望能利用BESⅢ实验数据对其进行首次测量。

  这个工作利用质心系能量4.6至4.7GeV的实验数据开展研究,该能区在正、反粲重子对产生阈值附近。因此,双标记方法被应用于这项物理分析工作中。正负电子对淹没后只产生一对处于反对称状态的正反粲重子对,基于能量、动量守恒,可以完美重建末态的中子的能量、动量信息,这是北京谱仪Ⅲ实验独有的特点。实验给出Λc+→nπ+过程的统计显著性是7.3倍标准偏差,同时测量得到的衰变几率为(6.6±1.2±0.4)×10-4,约为万分之六。这是实验上首次观测到该衰变过程。

  国家高能物理科学数据中心收集了BESIII实验所产生的全部数据,包括原始数据、模拟数据和重建数据。实验数据的处理及物理研究也在国家高能物理科学数据中心的平台上进行。

 

图中显示的是粲重子跃迁到轻的重子末态的不变质量信息,最左边小的凸起为Λc+→nπ+衰变的中子信号。
右边两个显著信号是卡比波允许的Λc+→Λπ+和Λc+→Σ0 π+过程。

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