物理学院 School of Physics, Nanjing University

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南京大学BESIII实验团队陈申见教授课题组科研工作新进展

2018年12月26日

近日,我校物理学院北京谱仪(BESIII)实验团队陈申见教授课题组科研工作再次取得重要进展,最新研究成果以“Measurement of the absolute branching fraction of the inclusive semileptonic Λc+ decay”为题发表在Phys .Rev. Lett. 121, 250801 (2018),作者是课题组黄晓忠博士。

自从Λc重子于1979年被实验发现以来,其强衰变的模式已被广泛地研究,然而对其半轻衰变的研究非常稀少,目前实验只观测到Λc+→Λl+νl (l=e,μ) 这一种半轻衰变模式。通过比较遍举衰变分支比 Br(Λc+→Λe+νe) 和单举半轻衰变分支比Br(Λc+→Xe+νe),可以为寻找尚未观测到的Λc半轻衰变模式指明方向。此外ΛcD介子的寿命主要由粲夸克的弱衰变主导,因此Λc的单举半轻衰变宽度和D的单举半轻衰变宽度有很强的关联。理论上通过不同的方法预言了ΛcD的单举半轻衰变宽度的比值。精确测量Λc的单举半轻衰变分支比,有助于区分不同的理论模型,并为理解Λc的衰变动力学提供实验依据。

实验上只有MarkII合作组在1982年测量了Λc的单举半轻衰变分支比。受限于数据样本,MarkII的结果依赖于诸多假设。研究团队利用BESIII探测器在质心能量4.6 GeV处采集的总积分亮度为567 pb-1的正负电子对撞数据和双标记的方法,精确测量了Λc单举半轻衰变的分支比,该结果不依赖MarkII所作的假设。该研究表明Λc+→Xe+νeΛc半轻衰变的主要模式,这也是实验上尚未观测到Λc其他半轻衰变模式的部分原因。此外,研究团队根据ΛcD的单举半轻衰变宽度的比值,有效地区分了不同理论的预言。下图展示了实验室系中Λc单举半轻衰变产生的电子动量谱的拟合图(本底已扣除)。带误差棒的是实验数据,蓝色曲线是总的拟合结果。从图中可以看到明显的信号过程。


以上研究工作是我校BESIII实验团队与中科院高能所合作完成的,物理学院黄晓忠博士在导师指导下独立完成了实验数据分析、结果获得和文章撰写,是论文的通讯作者和实际第一作者。研究团队特别感谢基本粒子与相互作用协同创新中心、中科院粒子物理前沿卓越创新中心的支持,以及科技部国家重点研究计划(973计划)、国家自然科学基金委大科学装置重点项目的资助。

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