北京譜儀III實驗觀測到超子激發態的新輻射衰變模式

Λ超子是含有一個奇異夸克的重子，其激發態Λ(1520)和Λ(1690)的內部結構與衰變機制，是探索強相互作用和理解夸克禁閉的關鍵窗口。

近日，北京譜儀III（BESIII）實驗在超子激發態的電磁輻射衰變研究中取得突破，首次觀測到兩個激發態粒子Λ(1520)和Λ(1690)衰變為一個光子（γ）和一個Σ⁰超子的過程。

BESIII實驗基于其采集的約100億J/ψ事例的巨大樣本，并利用量子關聯的正反超子對末態優勢，在γΣ⁰的不變質量譜中，首次清晰地觀測到了來自Λ(1520)和Λ(1690)的信號。兩個信號的統計顯著性均超15倍標準偏差，這標志著Λ(1520)與Λ(1690)粒子的輻射衰變道首次被實驗發現。

BESIII實驗進一步測量了Λ(1520)衰變到γΛ與衰變到γΣ⁰的分支比比值，結果為3.19。該值與基于夸克味SU(3)對稱性的理論預期在誤差范圍內相符，但排除了如相對論性組分夸克模型和代數模型等其他理論預言。更為引人注目的是Λ(1690)粒子與Λ(1520)粒子有不同的反常行為：雖然Λ(1690)衰變到γΣ⁰的信號清晰可見，但對應的Λ(1690)→γΛ衰變卻未被觀測到，其上限不足γΣ⁰衰變分支比的8%。這兩個相似激發態在輻射衰變模式上表現出的顯著差異，為理解激發態超子的內部結構提出了全新謎題，也對現有描述輕夸克動力學的理論模型構成了直接挑戰。

論文鏈接

γΣ⁰的不變質量分布及擬合結果。