国科大团队在双粲重子的实验研究中取得新进展

  • 粒子物理实验组
  • 发布于 2018-10-18
  • 202

       近日,我校物理科学学院LHCb实验团队开展的双粲重子研究取得了新进展,对2017年发现的双粲重子Ξcc++【1,2】的寿命进行了首次测量,并且发现了该粒子的一种新衰变模式。欧洲核子研究中心(CERN)的研究进展网页和LHCb实验主页分别在第一时间做了报道【3,4】。这两项成果相继发表在物理学科国际权威期刊《物理评论快报》。

        因为含有两个很重的粲夸克,物理学家预期双粲重子在很多方面都与我们熟知的质子、中子存在较大的差异。理解双粲重子的结构与性质因此受到理论和实验粒子物理学家的共同关注。理论学家构建了双粲重子结构的若干模型,对双粲重子性质做出了不同的预言。自LHCb中国组主导发现双粲重子Ξcc++后,利用实验数据了解双粲重子性质、检验理论模型预言成为实验研究的一项迫切任务。

        LHCb中国组投入力量全面开展了双粲重子Ξcc++的性质研究。中国科学院大学团队与华中师范大学团队联合主导了Ξcc++寿命测量和新衰变模式的寻找。通过分析LHCb实验于2016年采集的数据,测量得到双粲重子Ξcc++的寿命约为256飞秒,确立了Ξcc++通过弱作用进行衰变的重要性质,并排除了一系列模型计算结果。此项成果发表在Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 052002,并入选编辑推荐文章(Editors’ Suggestion)。另一项分析发现了双粲重子新的衰变模式Ξcc++→Ξc+π+,信号显著性达到6倍标准偏差,其质量和衰变率测量结果都与预期一致,进一步证实了双粲重子Ξcc++的存在。此结果发表在Phys. Rev. Lett. 121 (2018) 162002

        我校物理科学学院何吉波研究员和博士后Daniel Vieira博士等对这两项新成果做出了突出贡献。2018年5月,Daniel Vieira博士代表LHCb合作组在国际粲物理研讨会(CHARM 2018)大会上给了双粲重子实验研究的综述报告。2018年7月,何吉波研究员代表LHCb合作组在国际高能物理会议(ICHEP 2018)分会上给了双粲重子实验研究的综述报告。

20180929101

图1:双粲重子Ξcc++的寿命测量的拟合图

20180929102

图2:新衰变模式Ξcc++→Ξc+π+的信号峰

       中国科学院大学的双粲重子研究工作得到了科技部国家重点研发计划“大型强子对撞机LHCb实验的物理研究”项目(课题“双重味重子寻找”,课题号:2017YFA0402102)、中组部“青年千人计划”、中国科学院前沿科学重点研究计划(青年拔尖人才)、中国科学院国际人才计划“国际访问学者”和“国际博士后”项目,和国科大自主研究经费等的支持。

链接:

【1】LHCb实验组首次发现双粲重子,国科大团队做出突出贡献

【2】国科大物理科学学院两项科研成果入选“2017年度中国科学十大进展”

【3】CERN关于双粲重子Ξcc++寿命测量的报道

【4】LHCb实验公众网关于发现双粲重子Ξcc++新衰变模式报道