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BESIII发现Lambda超子横向极化并精确测量其衰变参数

发布日期:2019年05月14日 08:46 点击次数:

[本站讯]近日,英国《自然·物理》杂志发表了北京谱仪III(BESIII)合作组发现正负电子对撞中Lambda超子存在横向极化效应的实验结果。利用这一效应,该实验同时获取了Lambda超子和反Lambda超子衰变非对称参数的高精度测量结果并对正反物质不对称性的来源进行了高灵敏度检验

前沿交叉科学青岛研究院焦健斌教授在国家自然科学基金委联合基金项目的资助下,自2015年起参与上述研究工作,与包括中国科学院高能物理研究所和瑞典乌普萨拉大学在内的的研究人员紧密合作,历时多年共同完成了此项研究工作的主体部分,是该项研究的主要作者之一。这一研究成果使得在BESIII实验中观测到的超子横向极化,成为新的实验手段,拓展了正负电子对撞中对超子极化物理和重子衰变中CP破坏的研究。

Lambda超子是最轻的含有奇异夸克的重子,其弱衰变模式Lambda->p pi^-是验证弱衰变中宇称破坏的最早的实验之一。随着宇称破坏的观念被证实,物质世界其他分立对称性的不变性也受到质疑。直到现在,寻找电荷共轭和宇称联合变换的破坏机制(CP破坏),仍然是理解我们生活的物质世界正反物质不对称之谜的重大课题。

正反Lambda超子的衰变,是寻找CP破坏的一个重要场所。如果CP变换是守恒的,那么正反Lambda超子的衰变参数应大小相等,符号相反,两者之和为零。实验上非零的测量结果意味着CP破坏。利用13亿J/psi事例,BESIII实验挑选出43万高纯度J/psi->Lambda Lambda-bar ->(p pi^-)(pbar pi^+)(图1),通过对自旋量子纠缠的正反Lambda超子的角分布分析,首次观测到显著的超子横向极化(图2),最大极化度达到25%。该效应使得在同一实验过程中首次以1.3%的精度分别测得正反Lambda超子的衰变参数为0.750+/-0.010和-0.758+/-0.012,并在3%的灵敏度下确认了超子衰变中不存在CP破坏。这是目前世界上最精确的测量结果,意味着在过去的40多年里,Lambda超子的衰变参数在使用中被低估了17%。以该测量结果为输入,将有大批其它超子和粲重子衰变参数的世界平均值在未来被刷新。

BESIII实验是目前世界上唯一运行在τ-粲能区的高能物理实验。BESIII合作组由来自14个国家的67所研究机构和大学的近500名科研人员组成。亚洲杯投注网BES组是BESIII合作组的重要成员,在包括离线软件框架、物理分析工具、主漂移室径迹重建及物理研究等方面作出了重要贡献,并先后受到科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和亚洲杯投注网的资助。

文章链接:http://www.nature.com/articles/s41567-019-0494-8

图1.正负电子对撞机上,J/psi的产生以及衰变 示意图。

图2.Lambda超子的横向极化随极角ThetaLamda的分布。

 

【供稿单位:前沿院    作者:焦健斌             编辑:新闻中心总编室    责任编辑:王天歌 张丹丹  】

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