日前，北京谱仪Ⅲ实验项目利用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]。
作为质量最小的粲重子Λc+，早在40年前就已经被发现。然而，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，Λc+重子是由一个重的粲夸克和两个轻夸克（上夸克和下夸克）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，粲重子跃迁过程中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Λc+衰变中，最引人关注的就是两体单卡比波压低过程Λc+→nπ+和Λc+→pπ0，这是最简单的跃迁过程，对于理解末态非微扰贡献极其重要。目前实验上只获得Λc+→pπ0衰变几率的上限，同时由于中子难以探测，Λc+→nπ+衰变还没有实验观测到。不同理论模型对于这两个过程的衰变几率的比值预言差别很大，大约在2-10之间，误差都很大。由于缺少实验信息，因此希望能在BESⅢ实验上对其进行首次测量。
这个工作利用质心系能量4.6至4.7GeV的实验数据开展研究，该能区在正、反粲重子对产生阈值附近。因此，双标记方法被应用于这项物理分析工作中。正负电子对淹没后只产生一对处于反对称状态的正反粲重子对，基于能量、动量守恒，可以完美重建末态的中子的能量、动量信息，这是北京谱仪Ⅲ实验独有的特点。实验给出Λc+→nπ+过程的统计显著性是7.3倍标准偏差，同时测量得到的衰变几率为(6.6±1.2±0.4)×10-4，约为万分之六。这是实验上首次观测到该衰变过程。
综合其他实验对Λc+→pπ0衰变几率的测量结果, 我们得出Λc+→nπ+与Λc+→pπ0衰变几率的比值应该大于7.2,这一结果对于不同理论模型的约束非常关键。另外，这也将促进北京谱仪Ⅲ实验利用自身的优势进一步研究单卡比波过程Λc+→pπ0。
本项成果由BESIII国际合作组完成，中国科学院高能物理所研究员李海波目前担任BESIII合作组发言人。
文章原文: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.142001
图中显示的是粲重子跃迁到轻的重子末态的不变质量信息，最左边小的凸起为Λc+→nπ+衰变的中子信号。右边两个显著信号是卡比波允许的Λc+→Λπ+和Λc+→Σ0 π+过程。
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