中大新聞網(wǎng)訊（通訊員耿聰）作為“標(biāo)準(zhǔn)模型”的基本組成之一，粲夸克（c）領(lǐng)域的科學(xué)研究一直是我們探索無(wú)窮小世界的重要手段之一。作為最低質(zhì)量的含粲夸克重子（粲重子）
，早在40年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。然后，由于一直缺少實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，它的物理性質(zhì)并沒(méi)有被很好理解。
不同于粲介子，
重子是由一個(gè)重的粲夸克和兩個(gè)輕夸克（上和下夸克）構(gòu)成，其壽命主要是粲夸克衰變主導(dǎo)。研究粲重子躍遷到輕的重子態(tài)過(guò)程可以用來(lái)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型，但是粲重子躍遷過(guò)程的強(qiáng)子的非微擾貢獻(xiàn)很大，制約了對(duì)相關(guān)理論模型的精確檢驗(yàn)。理解非微擾在躍遷中的作用機(jī)制非常重要，但必須依賴(lài)實(shí)驗(yàn)測(cè)量才能完善理論唯象模型的預(yù)言。 在
衰變中，最引人關(guān)注的就是兩體單卡比波壓低過(guò)程
和
，這是最簡(jiǎn)單的躍遷過(guò)程，對(duì)于理解末態(tài)非微擾貢獻(xiàn)及其重要。目前實(shí)驗(yàn)上只獲得
過(guò)程的分支比上限，同時(shí)由于中子難以探測(cè)，
還沒(méi)有實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)結(jié)果。 不同的模型對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程分支比的比值預(yù)言差別很大，在2-10之間，誤差都很大。
最近，中山大學(xué)物理學(xué)院耿聰副教授與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、蘭州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)以及高能物理研究所合作，率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在北京譜儀III實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上，利用4.6和4.7 GeV能區(qū)之間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)首次觀(guān)測(cè)到單卡比波壓低過(guò)程Λcànπ+ [Phys. Rev. Lett. 128 (2022) 142001]。這個(gè)能區(qū)中粲重子Λc和它的反粒子成對(duì)產(chǎn)生，因此，雙標(biāo)記的方法被應(yīng)用在這個(gè)物理工作中。由于準(zhǔn)確知道正負(fù)電子對(duì)的初始能動(dòng)量，并且基于能動(dòng)量守恒，末態(tài)的中子信號(hào)利用丟失信息來(lái)描述。在大約150萬(wàn)個(gè)Λc的實(shí)驗(yàn)樣本中，挑選出的中子信號(hào)如下圖所示。最后實(shí)驗(yàn)給出Λcàπ+過(guò)程的統(tǒng)計(jì)顯著性是7.3 σ，測(cè)量得到的分支比(6.6±1.2±0.4)×10-4。這是實(shí)驗(yàn)上首次觀(guān)測(cè)到含有中子末態(tài)的卡比玻壓低的粲重子衰變，取得重要進(jìn)展?？紤]Belle實(shí)驗(yàn)的Λcàpπ0分支比上限8×10-5, Λcànπ+與Λcàpπ0分支比比值大于7.2, 這一結(jié)果對(duì)于理解Λc的物理性質(zhì)非常關(guān)鍵。上述工作得到了國(guó)家基金青年基金項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中山大學(xué)百人計(jì)劃、以及教育部基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的大力支持。
圖注：粲重子躍遷到輕的重子末態(tài)的不變質(zhì)量信息（最左邊小的凸起為Λ_c^+→nπ^+衰變中子信號(hào)，右邊兩個(gè)顯著信號(hào)為卡比波允許的Λc Λπ和Λ_c→Σ^0 π^+過(guò)程）
