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                    新聞公告 > 今日蘭大

                    蘭州大學粒子物理團隊首次觀測到含有中子末態的粲重子卡比玻壓低衰變

                    發布日期:2022-04-07

                    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地理解。

                    近日,蘭州大學稀有同位素前沿科學中心、蘭州大學核科學與技術學院李培榮青年研究員與中山大學、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4.612至4.699GeV能區之間的實驗數據首次觀測到單卡比玻壓低過程Λcànπ+。相關成果于4月4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。

                    北京譜儀III實驗上首次發現Λcànπ+信號(紅色虛線部分)

                    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的卡比玻壓低過程預言差別很大,其中最引人關注的就是兩體過程Λcànπ+和Λcàpπ0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Λcàpπ0過程的測量只給出了分支比的上限,Λcànπ+則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,基于能動量守恒則末態的中子信號可利用丟失信息來描述。團隊充分利用正負電子對撞的優勢,在百億個對撞實驗樣本中,挑選出了稀少的如上圖所示的中子信號。最后實驗給出Λcànπ+過程的統計顯著性為7.3σ,測量得到的分支比為(6.6±1.2±0.4)×10-4。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。考慮Belle實驗的Λcàpπ0分支比上限8×10-5, Λcànπ+與Λcàpπ0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委青年項目、重點項目,科技部重點研發計劃,蘭州大學中央高校基本科研業務費優秀青年支持計劃的支持。

                    文章鏈接:

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

                    來源:核科學與技術學院

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