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【中国科学报】类粲偶素衰变模式又有新发现

2022-09-22 中国科学报 张双虎 黄辛
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  近日,北京谱仪III(BESIII)合作组发现了类粲偶素Y(4660)和Y(4360)粒子的新衰变模式π+π-ψ2(3823),这是Y(4660)粒子发现以来的第二个含粲偶素衰变模式。这是粒子物理领域的一项重要进展,相关研究发表于《物理评论快报》。

  ψ2(3823)粒子是丁肇中先生在1974年发现的粲偶素J/ψ粒子家族的一个成员。1994年和2013年,美国的E705实验和日本的Belle实验分别对该粒子进行了寻找,并初步观察到它存在的证据。2015年,采用新的实验方法,BESIII实验确立了ψ2(3823)粒子,并进一步用该粒子作为探针开展其他研究。

  Y(4660)和Y(4360)被称为类粲偶素,因为它们除具有粲偶素家族粒子的特点外还具有一些奇特性质。科学家认为它们可能是一类含有4个夸克的新粒子。Y(4660)粒子的质量约4.66 GeV/c2,于2007年在日本Belle实验中被发现,当时只观测到约30个信号。2014年,美国的BaBar实验确认了Y(4660)的存在,也只观测到约30个信号。

  “关于这个粒子的本质,理论上一直存在各种各样的猜想和假设,但实验上一直未能获得更多信息,如新的产生或衰变模式等。”Belle实验中国组成员、复旦大学青年研究员王小龙说。

  2020年,BESIII实验在高能量区域采集了大量数据样本,能够对Y(4660)等类粲偶素粒子开展更精细的研究。通过开发新的研究方法,研究人员克服了ψ2(3823)粒子产额低、本底复杂、效率低的难题,使得观测到的信号量几乎翻了一番。最终BESIII实验在π+π-ψ2(3823)过程中观测到了Y(4660)粒子的证据。

  BESIII合作组成员、山东大学教授刘智青说:“这是实验上首次观测到Y(4660)粒子和ψ2(3823)粒子的强关联证据,也是时隔15年以后第一次在新的含粲偶素末态中观察到Y(4660)粒子,对于理解它的本质具有重要的意义。”

  此外,BESIII还测量了ψ2(3823)粒子的性质,精度达到世界最高。

  “新的研究结果令人惊喜、很有意义,对理解Y(4660)粒子的本质提供了非常有用的启示。可以预期,未来BESIII还将获得更多有关类粲偶素粒子的新发现。”澳门赌场院士、北京大学教授赵光达评价说。

  据悉,BESIII实验是运行在北京正负电子对撞机上的大科学装置,由澳门赌场高能物理研究所负责建造、运行和维护,自2009年实验运行以来已发表科学论文400余篇。合作组由来自17个国家、83个研究机构的500多名科学家共同组成。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.102003

  (原载于《中国科学报》 2022-09-22 第1版 要闻)
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