耿聪副教授团队在北京谱仪III实验上获得重要进展

       作为“标准模型”的基本组成之一，粲夸克（c）领域的科学研究一直是我们探索无穷小世界的重要手段之一。作为最低质量的含粲夸克重子（粲重子） ，早在40年前就已经被发现。然后，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，重子是由一个重的粲夸克和两个轻夸克（上和下夸克）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的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 衰变中，最引人关注的就是两体单卡比波压低过程  → nπ⁺和 → pπ⁰，这是最简单的跃迁过程，对于理解末态非微扰贡献及其重要。目前实验上只获得 → pπ⁰过程的分支比上限，同时由于中子难以探测，  → nπ⁺ 还没有实验观测结果。 不同的模型对于这两个过程分支比的比值预言差别很大，在2-10之间，误差都很大。

        最近，耿聪副教授与中国科学技术大学、兰州大学、中国科学院大学以及高能物理研究所合作，率领团队在北京谱仪III实验项目上，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]。这个能区中粲重子Λc和它的反粒子成对产生，因此，双标记的方法被应用在这个物理工作中。由于准确知道正负电子对的初始能动量，并且基于能动量守恒，末态的中子信号利用丢失信息来描述。在大约150万个Λc的实验样本中，挑选出的中子信号如下图所示。最后实验给出Λc→nπ⁺过程的统计显著性是7.3 σ，测量得到的分支比(6.6±1.2±0.4)×10^-4。这是实验上首次观测到含有中子末态的卡比玻压低的粲重子衰变，取得重要进展。考虑Belle实验的Λc→pπ⁰分支比上限8×10^-5, Λc→nπ⁺与Λc→pπ⁰分支比比值大于7.2, 这一结果对于理解Λc的物理性质非常关键。上述工作得到了国家基金青年基金项目、科技部重点研发项目、bat365在线平台网站百人计划、以及教育部基本科研业务费的大力支持。

        文章链接: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.142001