北京譜儀III實(shí)驗(yàn)首次閾值上直接測(cè)量Λc重子衰變

　　Λc 是最輕的含粲重子，樸素夸克模型中它由三個(gè)夸克組成，即一個(gè)重的粲夸克(c)和兩個(gè)輕夸克(u,d)。但科學(xué)家并不完全清楚Λc內(nèi)部夸克的具體分布及相應(yīng)運(yùn)行機(jī)制。Λc 衰變幾乎都有弱力參與，對(duì)它的研究可以用來(lái)檢驗(yàn)弱相互作用理論，同時(shí)幫助科學(xué)家理解Λc內(nèi)部的夸克分布問題。另外，由于高激發(fā)態(tài)粲重子和含底夸克的Λb重子都會(huì)躍遷到Λc，對(duì)Λc 衰變性質(zhì)的研究也有助于進(jìn)一步理解重味重子譜學(xué)及其衰變性質(zhì)。

　　自從1979年粲重子Λc被MARKII實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，實(shí)驗(yàn)上多數(shù)關(guān)于Λc+的研究仍然是二十多年前開展的，主要以Λc+ → pK−π+衰變作為參考道來(lái)研究強(qiáng)子衰變的分支比。然而由于或多或少地依賴于模型假設(shè)，對(duì)Λc+ → pK−π+分支比的實(shí)驗(yàn)測(cè)量并不準(zhǔn)確。這會(huì)從整體上使Λc+衰變分支比的結(jié)果存在很大的不確定性。

　　經(jīng)過北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)II上科研工作人員的不懈努力，2014年北京譜儀III實(shí)驗(yàn)成功地在4.599GeV的質(zhì)心系能量上積累了567pb−1的正負(fù)電子湮滅數(shù)據(jù)。該能量點(diǎn)比Λc+Λc−對(duì)質(zhì)量閾值高26MeV左右，大大超過了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)II設(shè)計(jì)的最高能量4.2GeV。在該能量下Λc+和Λc−成對(duì)產(chǎn)生，并且沒有額外能量產(chǎn)生其它任何伴隨強(qiáng)子。北京譜儀III實(shí)驗(yàn)基于這些數(shù)據(jù)樣本，利用全重建Λc+Λc−對(duì)的雙標(biāo)記技術(shù)，測(cè)量了Λc的強(qiáng)子衰變分支比。該測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)在于不依賴于 Λc+Λc−對(duì)產(chǎn)生截面或其衰變模型的假設(shè)，并且不需要數(shù)據(jù)積分亮度等輸入信息，科學(xué)家稱之為絕對(duì)分支比測(cè)量。北京譜儀III實(shí)驗(yàn)對(duì)Λc的十二個(gè)主要的強(qiáng)子衰變道聯(lián)合分析，通過全局?jǐn)M合提高精度，測(cè)量了Λc+ → pK−π+的分支比為B(Λc+→pK−π+) =(5.84±0.27±0.23)%。這是Λc發(fā)現(xiàn)三十多年來(lái)世界上首次在閾值上精確測(cè)量Λc+→pK−π+的絕對(duì)分支比。

　　此外，2015年北京譜儀III實(shí)驗(yàn)基于該閾值數(shù)據(jù)，利用丟失中微子質(zhì)量的方法，世界上首次直接測(cè)量了半輕衰變?chǔ)玞+→Λe+ve的絕對(duì)分支比，結(jié)果的精度有很大改善。該實(shí)驗(yàn)測(cè)量對(duì)理解含粲夸克強(qiáng)子衰變壽命有重要指導(dǎo)意義。 

　　參考文獻(xiàn)：

　　BESIII collaboration 2016, Phys. Rev. Lett. 116, 052001

　　BESIII collaboration 2015, Phys. Rev. Lett. 115, 221805

安裝完成的北京譜儀III

Λc 由三個(gè)夸克組成，即一個(gè)重的粲夸克(c)和兩個(gè)輕夸克(u,d)

北京譜儀III實(shí)驗(yàn)首次閾值上直接測(cè)量Λc重子衰變