北京譜儀III實驗首次閾值上直接測量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夸克組成，即一個重的粲夸克(c)和兩個輕夸克(u,d)。但科學家并不完全清楚Λc內(nèi)部夸克的具體分布及相應運行機制。Λc 衰變幾乎都有弱力參與，對它的研究可以用來檢驗弱相互作用理論，同時幫助科學家理解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重子都會躍遷到Λc，對Λc 衰變性質(zhì)的研究也有助于進一步理解重味重子譜學及其衰變性質(zhì)。

　　自從1979年粲重子Λc被MARKII實驗發(fā)現(xiàn)以來，實驗上多數(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+衰變作為參考道來研究強子衰變的分支比。然而由于或多或少地依賴于模型假設(shè)，對Λc+ → pK−π+分支比的實驗測量并不準確。這會從整體上使Λc+衰變分支比的結(jié)果存在很大的不確定性。

　　經(jīng)過北京正負電子對撞機II上科研工作人員的不懈努力，2014年北京譜儀III實驗成功地在4.599GeV的質(zhì)心系能量上積累了567pb−1的正負電子湮滅數(shù)據(jù)。該能量點比Λc+Λc−對質(zhì)量閾值高26MeV左右，大大超過了北京正負電子對撞機II設(shè)計的最高能量4.2GeV。在該能量下Λc+和Λc−成對產(chǎn)生，并且沒有額外能量產(chǎn)生其它任何伴隨強子。北京譜儀III實驗基于這些數(shù)據(jù)樣本，利用全重建Λc+Λc−對的雙標記技術(shù)，測量了Λc的強子衰變分支比。該測量方法的優(yōu)點在于不依賴于 Λc+Λc−對產(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，科學家稱之為絕對分支比測量。北京譜儀III實驗對Λc的十二個主要的強子衰變道聯(lián)合分析，通過全局擬合提高精度，測量了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)三十多年來世界上首次在閾值上精確測量Λc+→pK−π+的絕對分支比。

　　此外，2015年北京譜儀III實驗基于該閾值數(shù)據(jù)，利用丟失中微子質(zhì)量的方法，世界上首次直接測量了半輕衰變Λc+→Λe+ve的絕對分支比，結(jié)果的精度有很大改善。該實驗測量對理解含粲夸克強子衰變壽命有重要指導意義。 

　　參考文獻：

　　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 由三個夸克組成，即一個重的粲夸克(c)和兩個輕夸克(u,d)

北京譜儀III實驗首次閾值上直接測量Λc重子衰變