中大新聞網訊（通訊員耿聰）作為“標準模型”的基本組成之一，粲夸克（c）領域的科學研究一直是我們探索無窮小世界的重要手段之一。作為最低質量的含粲夸克重子（粲重子）
，早在40年前就已經被發現。然后，由于一直缺少實驗進展，它的物理性質并沒有被很好理解。
不同于粲介子，
重子是由一個重的粲夸克和兩個輕夸克（上和下夸克）構成，其壽命主要是粲夸克衰變主導。研究粲重子躍遷到輕的重子態過程可以用來檢驗標準模型，但是粲重子躍遷過程的強子的非微擾貢獻很大，制約了對相關理論模型的精確檢驗。理解非微擾在躍遷中的作用機制非常重要，但必須依賴實驗測量才能完善理論唯象模型的預言。 在
衰變中，最引人關注的就是兩體單卡比波壓低過程
和
，這是最簡單的躍遷過程，對于理解末態非微擾貢獻及其重要。目前實驗上只獲得
過程的分支比上限，同時由于中子難以探測，
還沒有實驗觀測結果。 不同的模型對于這兩個過程分支比的比值預言差別很大，在2-10之間，誤差都很大。
最近，中山大學物理學院耿聰副教授與中國科學技術大學、蘭州大學、中國科學院大學以及高能物理研究所合作，率領團隊在北京譜儀III實驗項目上，利用4.6和4.7 GeV能區之間的實驗數據首次觀測到單卡比波壓低過程Λcànπ+ [Phys. Rev. Lett. 128 (2022) 142001]。這個能區中粲重子Λc和它的反粒子成對產生，因此，雙標記的方法被應用在這個物理工作中。由于準確知道正負電子對的初始能動量，并且基于能動量守恒，末態的中子信號利用丟失信息來描述。在大約150萬個Λc的實驗樣本中，挑選出的中子信號如下圖所示。最后實驗給出Λcàπ+過程的統計顯著性是7.3 σ，測量得到的分支比(6.6±1.2±0.4)×10-4。這是實驗上首次觀測到含有中子末態的卡比玻壓低的粲重子衰變，取得重要進展。考慮Belle實驗的Λcàpπ0分支比上限8×10-5, Λcànπ+與Λcàpπ0分支比比值大于7.2, 這一結果對于理解Λc的物理性質非常關鍵。上述工作得到了國家基金青年基金項目、科技部重點研發項目、中山大學百人計劃、以及教育部基本科研業務費的大力支持。
圖注：粲重子躍遷到輕的重子末態的不變質量信息（最左邊小的凸起為Λ_c^+→nπ^+衰變中子信號，右邊兩個顯著信號為卡比波允許的Λc Λπ和Λ_c→Σ^0 π^+過程）
