Study of muon-tagged Ds1(2460)+ and Ds1(2536)+ decays to the Ds+π+π− final state
本研究利用 2016–2018 年的 LHCb 数据,首次测量了 Ds1(2536)+ 向 Ds+π+π− 的分支比,并对 Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+ 的衰变进行了同时振幅分析,揭示了它们在 Dalitz 图分布上的显著差异,这表明它们具有不同的内部结构以及潜在的奇异贡献。
原作者: LHCb collaboration, R. Aaij, M. Abdelfatah, A. S. W. Abdelmotteleb, C. Abellan Beteta, F. Abudinén, T. Ackernley, A. A. Adefisoye, B. Adeva, M. Adinolfi, P. Adlarson, C. Agapopoulou, C. A. Aidala, S. Akar, K. Akiba, H. Al Saleh, P. Albicocco, J. Albrecht, R. Aleksiejunas, F. Alessio, P. Alvarez Cartelle, S. Amato, J. L. Amey, Y. Amhis, L. An, L. Anderlini, M. Andersson, P. Andreola, M. Andreotti, S. Andres Estrada, A. Anelli, D. Ao, C. Arata, F. Archilli, Z. Areg, M. Argenton, S. Arguedas Cuendis, L. Arnone, M. Artuso, E. Aslanides, R. Ataíde Da Silva, M. Atzeni, B. Audurier, J. A. Authier, D. Bacher, I. Bachiller Perea, S. Bachmann, M. Bachmayer, J. J. Back, Z. B. Bai, V. Balagura, A. Balboni, W. Baldini, Z. Baldwin, L. Balzani, H. Bao, J. Baptista de Souza Leite, C. Barbero Pretel, M. Barbetti, I. R. Barbosa, R. J. Barlow, M. Barnyakov, S. Baron, S. Barsuk, W. Barter, J. Bartz, S. Bashir, B. Batsukh, P. B. Battista, A. Bavarchee, A. Bay, A. Beck, M. Becker, F. Bedeschi, I. B. Bediaga, N. A. Behling, S. Belin, A. Bellavista, I. Belyaev, G. Bencivenni, E. Ben-Haim, J. L. M. Berkey, R. Bernet, A. Bertolin, F. Betti, J. Bex, O. Bezshyyko, S. Bhattacharya, M. S. Bieker, N. V. Biesuz, A. Biolchini, M. Birch, F. C. R. Bishop, A. Bitadze, A. Bizzeti, T. Blake, F. Blanc, J. E. Blank, S. Blusk, J. A. Boelhauve, O. Boente Garcia, T. Boettcher, A. Bohare, C. Bolognani, R. B. Bonacci, A. Bordelius, F. Borgato, S. Borghi, M. Borsato, J. T. Borsuk, E. Bottalico, S. A. Bouchiba, M. Bovill, T. J. V. Bowcock, A. Boyer, C. Bozzi, J. D. Brandenburg, A. Brea Rodriguez, N. Breer, C. Breitfeld, J. Brodzicka, J. Brown, E. Buchanan, M. Burgos Marcos, C. Burr, C. Buti, J. S. Butter, J. Buytaert, W. Byczynski, S. Cadeddu, H. Cai, Y. Cai, A. Caillet, R. Calabrese, L. Calefice, M. Calvi, M. Calvo Gomez, P. Camargo Magalhaes, J. I. Cambon Bouzas, P. Campana, A. C. Campos, A. F. Campoverde Quezada, Y. Cao, S. Capelli, M. Caporale, L. Capriotti, R. Caravaca-Mora, A. Carbone, L. Carcedo Salgado, R. Cardinale, A. Cardini, P. Carniti, L. Carus, A. Casais Vidal, R. Caspary, G. Casse, M. Cattaneo, G. Cavallero, V. Cavallini, S. Celani, I. Celestino, S. Cesare, A. J. Chadwick, I. Chahrour, M. Charles, Ph. Charpentier, E. Chatzianagnostou, R. Cheaib, M. Chefdeville, C. Chen, J. Chen, S. Chen, Z. Chen, A. Chen Hu, M. Cherif, S. Chernyshenko, X. Chiotopoulos, G. Chizhik, V. Chobanova, A. Christakakis, M. Chrzaszcz, Y. Chu, V. Chulikov, P. Ciambrone, X. Cid Vidal, P. Cifra, P. E. L. Clarke, M. Clemencic, H. V. Cliff, J. Closier, C. Cocha Toapaxi, V. Coco, J. Cogan, E. Cogneras, L. Cojocariu, S. Collaviti, P. Collins, T. Colombo, M. Colonna, A. Comerma-Montells, L. Congedo, J. Connaughton, A. Contu, N. Cooke, G. Cordova, C. Coronel, I. Corredoira, A. Correia, G. Corti, G. C. Costantino, J. Cottee Meldrum, B. Couturier, D. C. Craik, N. Crepet, M. Cruz Torres, M. Cubero Campos, E. Curras Rivera, R. Currie, C. L. Da Silva, X. Dai, J. Dalseno, C. D'Ambrosio, G. Darze, A. Davidson, J. E. Davies, O. De Aguiar Francisco, C. De Angelis, F. De Benedetti, J. de Boer, K. De Bruyn, S. De Capua, M. De Cian, U. De Freitas Carneiro Da Graca, E. De Lucia, J. M. De Miranda, L. De Paula, M. De Serio, P. De Simone, F. De Vellis, J. A. de Vries, F. Debernardis, D. Decamp, S. Dekkers, L. Del Buono, B. Delaney, J. Deng, O. Deschamps, F. Dettori, B. Dey, P. Di Nezza, S. Ding, Y. Ding, L. Dittmann, A. D. Docheva, A. Doheny, C. Dong, F. Dordei, A. C. dos Reis, J. Dos Santos Oliveira, A. D. Dowling, L. Dreyfus, W. Duan, P. Duda, L. Dufour, V. Duk, P. Durante, M. M. Duras, J. M. Durham, O. D. Durmus, K. Duwe, A. Dziurda, S. Easo, E. Eckstein, U. Egede, S. Eisenhardt, E. Ejopu, L. Eklund, M. Elashri, D. Elizondo Blanco, J. Ellbracht, S. Ely, A. Ene, T. Evans, F. Fabiano, S. Faghih, L. N. Falcao, B. Fang, R. Fantechi, L. Fantini, M. Faria, K. Farmer, F. Fassin, D. Fazzini, L. Felkowski, C. Feng, M. Feng, A. Fernandez Casani, M. Fernandez Gomez, A. D. Fernez, F. Ferrari, F. Ferreira Rodrigues, R. A. Fini, M. Fiorini, M. Firlej, D. S. Fitzgerald, C. Fitzpatrick, T. Fiutowski, F. Fleuret, A. Fomin, M. Fontana, M. Fontes Vaz, L. A. Foreman, R. Forty, D. Foulds-Holt, V. Franco Lima, M. Franco Sevilla, M. Frank, E. Franzoso, G. Frau, C. Frei, D. A. Friday, J. Fu, Y. Fu, Q. Führing, T. Fulghesu, G. Galati, M. D. Galati, A. Gallas Torreira, D. Galli, S. Gambetta, M. Gandelman, P. Gandini, B. Ganie, H. Gao, R. Gao, T. Q. Gao, Y. Gao, Y. Gao, Y. Gao, L. M. Garcia Martin, P. Garcia Moreno, J. García Pardiñas, P. Gardner, L. Garrido, C. Gaspar, A. Gavrikov, E. Gersabeck, M. Gersabeck, T. Gershon, S. Ghizzo, Z. Ghorbanimoghaddam, F. I. Giasemis, V. Gibson, H. K. Giemza, A. L. Gilman, M. Giovannetti, A. Gioventù, L. Girardey, M. A. Giza, F. C. Glaser, V. V. Gligorov, C. Göbel, L. Golinka-Bezshyyko, E. Golobardes, A. Golutvin, S. Gomez Fernandez, W. Gomulka, F. Goncalves Abrantes, I. Gonçales Vaz, M. Goncerz, G. Gong, J. A. Gooding, C. Gotti, E. Govorkova, J. P. Grabowski, L. A. Granado Cardoso, R. Grande Quartieri, E. Graugés, E. Graverini, L. Grazette, G. Graziani, A. T. Grecu, N. A. Grieser, L. Grillo, C. Gu, M. Guarise, L. Guerry, A. -K. Guseinov, Y. Guz, T. Gys, K. Habermann, T. Hadavizadeh, C. Hadjivasiliou, G. Haefeli, C. Haen, S. Haken, G. Hallett, P. M. Hamilton, Q. Han, S. Han, X. Han, S. Hansmann-Menzemer, N. Harnew, T. J. Harris, L. Hartman, M. Hartmann, S. Hashmi, J. He, N. Heatley, A. Hedes, F. Hemmer, C. Henderson, R. Henderson, R. D. L. Henderson, A. M. Hennequin, K. Hennessy, J. Herd, P. Herrero Gascon, J. Heuel, A. Heyn, A. Hicheur, G. Hijano Mendizabal, J. Horswill, R. Hou, Y. Hou, D. C. Houston, N. Howarth, W. Hu, X. Hu, W. Hulsbergen, R. J. Hunter, D. Hutchcroft, M. Idzik, P. Ilten, A. Iohner, H. Jage, S. J. Jaimes Elles, S. Jakobsen, T. Jakoubek, E. Jans, A. Jawahery, C. Jayaweera, A. Jelavic, V. Jevtic, Z. Jia, E. Jiang, X. Jiang, Y. Jiang, Y. J. Jiang, E. Jimenez Moya, N. Jindal, M. John, A. John Rubesh Rajan, D. Johnson, C. R. Jones, S. Joshi, B. Jost, J. Juan Castella, N. Jurik, I. Juszczak, K. Kalecinska, D. Kaminaris, S. Kandybei, M. Kane, Y. Kang, C. Kar, M. Karacson, A. Kauniskangas, J. W. Kautz, M. K. Kazanecki, F. Keizer, M. Kenzie, T. Ketel, B. Khanji, S. Kholodenko, G. Khreich, F. Kiraz, T. Kirn, V. S. Kirsebom, N. Kleijne, A. Kleimenova, D. Klekots, K. Klimaszewski, M. R. Kmiec, T. Knospe, R. Kolb, S. Koliiev, L. Kolk, A. Konoplyannikov, P. Kopciewicz, P. Koppenburg, A. Korchin, I. Kostiuk, O. Kot, S. Kotriakhova, E. Kowalczyk, O. Kravcov, M. Kreps, W. Krupa, W. Krzemien, O. Kshyvanskyi, S. Kubis, M. Kucharczyk, A. Kupsc, V. Kushnir, B. Kutsenko, J. Kvapil, I. Kyryllin, D. Lacarrere, P. Laguarta Gonzalez, A. Lai, A. Lampis, D. Lancierini, C. Landesa Gomez, J. J. Lane, G. Lanfranchi, C. Langenbruch, T. Latham, F. Lazzari, C. Lazzeroni, R. Le Gac, H. Lee, R. Lefèvre, M. Lehuraux, E. Lemos Cid, O. Leroy, T. Lesiak, E. D. Lesser, B. Leverington, A. Li, C. Li, C. Li, H. Li, J. Li, K. Li, L. Li, L. Li, P. Li, P. -R. Li, Q. Li, T. Li, T. Li, W. Li, Y. Li, Y. Li, Y. Li, Z. Li, Z. Lian, Q. Liang, X. Liang, Z. Liang, S. Libralon, A. Lightbody, T. Lin, R. Lindner, H. Linton, R. Litvinov, D. Liu, F. L. Liu, G. Liu, K. Liu, S. Liu, W. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. L. Liu, G. Loachamin Ordonez, I. Lobo, A. Lobo Salvia, A. Loi, T. Long, F. C. L. Lopes, J. H. Lopes, A. Lopez Huertas, C. Lopez Iribarnegaray, Q. Lu, C. Lucarelli, D. Lucchesi, M. Lucio Martinez, Y. Luo, A. Lupato, M. Lupberger, E. Luppi, K. Lynch, S. Lyu, X. -R. Lyu, H. Ma, S. Maccolini, F. Machefert, F. Maciuc, B. Mack, I. Mackay, L. M. Mackey, L. R. Madhan Mohan, M. J. Madurai, D. Magdalinski, J. J. Malczewski, S. Malde, L. Malentacca, G. Manca, G. Mancinelli, C. Mancuso, R. Manera Escalero, A. Mangalasseri, F. M. Manganella, D. Manuzzi, S. Mao, D. Marangotto, J. F. Marchand, R. Marchevski, U. Marconi, E. Mariani, S. Mariani, C. Marin Benito, J. Marks, A. M. Marshall, L. Martel, G. Martelli, G. Martellotti, L. Martinazzoli, M. Martinelli, C. Martinez, D. Martinez Gomez, D. Martinez Santos, F. Martinez Vidal, A. Martorell i Granollers, A. Massafferri, R. Matev, A. Mathad, C. Matteuzzi, K. R. Mattioli, L. Matzner, A. Mauri, E. Maurice, J. Mauricio, P. Mayencourt, J. Mazorra de Cos, M. Mazurek, D. Mazzanti Tarancon, M. McCann, N. T. McHugh, A. McNab, R. McNulty, B. Meadows, S. E. R. Medaer, D. Melnychuk, D. Mendoza Granada, P. Menendez Valdes Perez, F. M. Meng, M. Merk, A. Merli, L. Meyer Garcia, D. Miao, H. Miao, M. Mikhasenko, D. A. Milanes, A. Minotti, E. Minucci, B. Mitreska, D. S. Mitzel, R. Mocanu, A. Modak, L. Moeser, R. D. Moise, E. F. Molina Cardenas, T. Mombächer, M. Monk, T. Monnard, S. Monteil, A. Morcillo Gomez, G. Morello, M. J. Morello, M. P. Morgenthaler, A. Moro, J. Moron, W. Morren, A. B. Morris, A. G. Morris, R. Mountain, Z. Mu, N. Muangkod, E. Muhammad, F. Muheim, M. Mulder, K. Müller, F. Muñoz-Rojas, V. Mytrochenko, P. Naik, T. Nakada, R. Nandakumar, G. Napoletano, I. Nasteva, M. Needham, N. Neri, S. Neubert, N. Neufeld, J. Nicolini, D. Nicotra, E. M. Niel, L. Nisi, Q. Niu, B. K. Njoki, P. Nogarolli, P. Nogga, J. Nombela Royo, C. Normand, J. Novoa Fernandez, G. Nowak, H. N. Nur, A. Oblakowska-Mucha, T. Oeser, O. Okhrimenko, R. Oldeman, F. Oliva, E. Olivart Pino, M. Olocco, R. H. O'Neil, J. S. Ordonez Soto, D. Osthues, J. M. Otalora Goicochea, P. Owen, A. Oyanguren, O. Ozcelik, F. Paciolla, A. Padee, K. O. Padeken, B. Pagare, T. Pajero, A. Palano, L. Palini, M. Palutan, C. Pan, X. Pan, S. Panebianco, S. Paniskaki, L. Paolucci, A. Papanestis, M. Pappagallo, L. L. Pappalardo, C. Pappenheimer, C. Parkes, D. Parmar, G. Passaleva, D. Passaro, A. Pastore, M. Patel, J. Patoc, C. Patrignani, A. Paul, C. J. Pawley, A. Pellegrino, J. Peng, X. Peng, M. Pepe Altarelli, S. Perazzini, H. Pereira Da Costa, M. Pereira Martinez, A. Pereiro Castro, C. Perez, P. Perret, A. Perrevoort, A. Perro, M. J. Peters, K. Petridis, A. Petrolini, S. Pezzulo, J. P. Pfaller, H. Pham, L. Pica, M. Piccini, L. Piccolo, B. Pietrzyk, R. N. Pilato, D. Pinci, F. Pisani, M. Pizzichemi, V. M. Placinta, M. Plo Casasus, T. Poeschl, F. Polci, M. Poli Lener, A. Poluektov, I. Polyakov, E. Polycarpo, S. Ponce, D. Popov, K. Popp, K. Prasanth, C. Prouve, D. Provenzano, V. Pugatch, A. Puicercus Gomez, G. Punzi, J. R. Pybus, Q. Qian, W. Qian, N. Qin, R. Quagliani, R. I. Rabadan Trejo, B. Rachwal, R. Racz, J. H. Rademacker, M. Rama, M. Ramírez García, V. Ramos De Oliveira, M. Ramos Pernas, G. Ramsey, M. S. Rangel, G. Raven, M. Rebollo De Miguel, F. Redi, J. Reich, F. Reiss, Z. Ren, P. K. Resmi, M. Ribalda Galvez, R. Ribatti, G. Ricart, D. Riccardi, S. Ricciardi, K. Richardson, M. Richardson-Slipper, F. Riehn, K. Rinnert, P. Robbe, G. Robertson, E. Rodrigues, A. Rodriguez Alvarez, E. Rodriguez Fernandez, J. A. Rodriguez Lopez, E. Rodriguez Rodriguez, J. Roensch, A. Rogovskiy, D. L. Rolf, P. Roloff, V. Romanovskiy, A. Romero Vidal, G. Romolini, F. Ronchetti, T. Rong, W. Rose, M. Rotondo, M. S. Rudolph, M. Ruiz Diaz, J. Ruiz Vidal, J. Ruz Armendariz, J. J. Saavedra-Arias, J. J. Saborido Silva, D. Sahoo, N. Sahoo, B. Saitta, M. Salomoni, I. Sanderswood, R. Santacesaria, C. Santamarina Rios, M. Santimaria, L. Santoro, E. Santovetti, A. Saputi, A. Sarnatskiy, G. Sarpis, M. Sarpis, C. Satriano, A. Satta, M. Saur, H. Sazak, F. Sborzacchi, A. Scarabotto, S. Schael, S. Scherl, M. Schiller, H. Schindler, M. Schmelling, B. Schmidt, N. Schmidt, S. Schmitt, H. Schmitz, O. Schneider, A. Schopper, N. Schulte, H. Schumacher, M. H. Schune, G. Schwering, B. Sciascia, A. Sciuccati, G. Scriven, I. Segal, S. Sellam, M. Senghi Soares, A. Sergi, N. Serra, L. Sestini, B. Sevilla Sanjuan, Y. Shang, D. M. Shangase, R. S. Sharma, L. Shchutska, T. Shears, J. Shen, Z. Shen, S. Sheng, B. Shi, J. Shi, Q. Shi, W. S. Shi, E. Shmanin, R. Silva Coutinho, G. Simi, S. Simone, M. Singha, I. Siral, N. Skidmore, T. Skwarnicki, M. W. Slater, E. Smith, M. Smith, L. Soares Lavra, M. D. Sokoloff, F. J. P. Soler, A. Solomin, K. Solovieva, N. S. Sommerfeld, R. Song, Y. Song, Y. Song, Y. S. Song, F. L. Souza De Almeida, G. Souza De Castro, B. Souza De Paula, K. M. Sowa, E. Spadaro Norella, E. Spedicato, J. G. Speer, P. Spradlin, F. Stagni, M. Stahl, S. Stahl, S. Stanislaus, M. Stefaniak, O. Steinkamp, F. Suljik, J. Sun, L. Sun, M. Sun, D. Sundfeld, W. Sutcliffe, P. Svihra, V. Svintozelskyi, K. Swientek, F. Swystun, A. Szabelski, T. Szumlak, Y. Tan, Y. Tang, Y. T. Tang, M. D. Tat, J. A. Teijeiro Jimenez, F. Terzuoli, F. Teubert, E. Thomas, D. J. D. Thompson, A. R. Thomson-Strong, H. Tilquin, V. Tisserand, S. T'Jampens, M. Tobin, T. T. Todorov, L. Tomassetti, G. Tonani, X. Tong, T. Tork, L. Toscano, D. Y. Tou, C. Trippl, G. Tuci, N. Tuning, L. H. Uecker, A. Ukleja, A. Upadhyay, B. Urbach, A. Usachov, U. Uwer, V. Vagnoni, A. Vaitkevicius, V. Valcarce Cadenas, G. Valenti, N. Valls Canudas, J. van Eldik, H. Van Hecke, E. van Herwijnen, C. B. Van Hulse, R. Van Laak, M. van Veghel, G. Vasquez, R. Vazquez Gomez, P. Vazquez Regueiro, C. Vázquez Sierra, S. Vecchi, J. Velilla Serna, J. J. Velthuis, M. Veltri, A. Venkateswaran, M. Verdoglia, M. Vesterinen, W. Vetens, D. Vico Benet, P. Vidrier Villalba, M. Vieites Diaz, X. Vilasis-Cardona, E. Vilella Figueras, A. Villa, P. Vincent, B. Vivacqua, F. C. Volle, D. vom Bruch, K. Vos, C. Vrahas, J. Wagner, J. Walsh, N. Walter, E. J. Walton, G. Wan, A. Wang, B. Wang, C. Wang, G. Wang, H. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, J. Wang, M. Wang, N. W. Wang, R. Wang, X. Wang, X. Wang, X. Wang, X. W. Wang, Y. Wang, Y. Wang, Y. H. Wang, Z. Wang, Z. Wang, J. A. Ward, A. Wasili, M. Waterlaat, N. K. Watson, D. Websdale, Y. Wei, Z. Weida, J. Wendel, B. D. C. Westhenry, C. White, M. Whitehead, E. Whiter, A. R. Wiederhold, D. Wiedner, M. A. Wiegertjes, C. Wild, G. Wilkinson, M. K. Wilkinson, M. Williams, M. J. Williams, M. R. J. Williams, R. Williams, S. Williams, Z. Williams, F. F. Wilson, M. Winn, W. Wislicki, M. Witek, L. Witola, T. Wolf, E. Wood, G. Wormser, S. A. Wotton, H. Wu, J. Wu, X. Wu, Y. Wu, Z. Wu, K. Wyllie, S. Xian, Z. Xiang, Y. Xie, T. X. Xing, A. Xu, L. Xu, M. Xu, R. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, Z. Xu, S. Yadav, K. Yang, X. Yang, Y. Yang, Y. Yang, Z. Yang, Z. Yang, H. Yeung, H. Yin, X. Yin, C. Y. Yu, J. Yu, K. Yu, X. Yuan, Y Yuan, J. A. Zamora Saa, M. Zavertyaev, M. Zdybal, F. Zenesini, C. Zeng, M. Zeng, S. H Zeng, C. Zhang, C. Zhang, D. Zhang, J. Zhang, L. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Zhang, S. Zhang, S. L. Zhang, Y. Zhang, Z. Zhang, J. Zhao, Y. Zhao, A. Zhelezov, S. Z. Zheng, X. Z. Zheng, Y. Zheng, T. Zhou, X. Zhou, V. Zhovkovska, L. Z. Zhu, X. Zhu, X. Zhu, Y. Zhu, V. Zhukov, J. Zhuo, D. Zuliani, G. Zunica, X. Zuo
原始论文采用 CC BY 4.0 许可(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性,请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一下,宇宙是一个巨大的、宇宙级的乐高玩具组。几十年来,科学家们一直在用被称为夸克(quarks)的微小基本块构建结构。通常,这些块会成对地组合在一起(比如一个粲夸克和一个奇夸克),形成我们熟悉的介子(mesons)。但最近,物理学家开始发现一些“奇异”的结构——这些粒子由四个夸克以不符合常规规则的方式粘合在一起。这就像是发现了一个需要四个特定积木才能稳固连接的乐高作品,它打破了通常的双积木模式。
为了理解这些奇怪的新形状,科学家需要观察它们是如何解体的。当一个重粒子衰变为较轻的碎片时,这些碎片飞散的方式讲述了一个关于该粒子内部结构的故事。这有点像观察一个破碎的花瓶:如果碎片以特定的、混乱的模式散射,可能意味着花瓶是由单一固体材料制成的。但如果碎片以一种奇怪的方式聚集,则可能表明这个花瓶实际上是由两种不同的材料胶合在一起的。这就是 CERN 的 LHCb 实验试图解决的谜题:这些奇异粒子仅仅是普通的重粒子版本,还是某种全新的东西,比如由两个其他粒子松散结合而成的“分子”?
伟大的粒子侦探故事
在这项研究中,LHCb 合作组扮演了宇宙侦探的角色,在一种特定类型的粒子衰变中寻找线索。他们专注于两个“表亲”粒子:Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+。这两个粒子的质量非常接近,并且具有相同的“量子数”(这相当于说它们具有相同的自旋和电荷),因此你可能会预期它们在分解时的表现完全一致。
团队研究了 2016 年至 2018 年间收集的数据,从数十亿次碰撞中筛选出这些粒子衰变为一个 Ds+ 介子和两个π介子(即 Ds+ π+ π− 三重态)的情况。为了找到这些稀有事件,他们使用了一个聪明的技巧:寻找“缪子标签”(muon tag)。由于这些粒子通常来自更重的美夸克强子(beauty hadrons)的衰变,他们寻找的是在目标粒子产生时同时产生的缪子(电子的重型近亲)。这有助于他们过滤掉噪声并专注于信号。
情节转折:性格迥异的表亲
当科学家们绘制出每个粒子的“达利兹图”(Dalice plot)时,巨大的惊喜出现了。你可以把达利兹图看作是衰变产物跳舞的舞池地图。它展示了随着三个粒子飞散,能量是如何在它们之间分配的。
如果这两个表亲粒子只是同一种事物的标准、平庸的版本,它们的舞池应该看起来完全一样。但事实并非如此。
- Ds1(2460)+ 的舞池是混乱且具有结构的。它显示出明显的“双峰”模式,并对特定的能量排列有强烈的偏好。
- 相比之下,Ds1(2536)+ 的舞池则要均匀且平滑得多。
这种差异是巨大的。这表明,尽管这两个粒子在外表上看起来很相似,但它们的内部结构是不同的。作者认为,Ds1(2460)+ 可能包含一个“分子”成分——即 D 介子*与 K 介子之间的松散键合(一个 D*K 分子)。当这个分子衰变时,它会在舞池上留下一个另一个表亲所没有的特定指纹。
排除平庸的解释
科学家们并不只是在猜测;他们测试了几种理论,以观察哪一种符合数据。
- “仅共振态”理论: 他们首先尝试仅使用标准的共振态(如 f0(500) 和 f2(1270) 粒子)作为中间体来解释 Ds1(2460)+ 混乱的舞池。但这失败了。数据根本无法符合一个仅由两个 π 介子相互作用的模型。
- “三角形回路”理论: 他们还测试了一个涉及“三角形图”(triangle diagrams)的理论,即粒子在衰变前以特定方式循环。虽然这在其中一个粒子上表现尚可,但在另一个粒子上却被强烈否认,并且无法很好地解释整体情况。
- “分子”理论: 最终的获胜解释涉及一个 K-矩阵模型(K-matrix model)。该模型将衰变视为 Ds+ 与一个 π 介子与一个位于能量阈值(DK 阈值)边缘的隐藏“束缚态”(即分子)相互作用的过程。该模型成功地同时描述了 Ds1(2460)+ 数据中的奇特模式和 Ds1(2536)+ 数据中的平滑模式。
数据强烈表明,Ds1(2460)+ 具有显著的“分子”性质,而 Ds1(2536)+ 则更像是一个传统的粒子。
新的测量值与极限
除了宏观图景,论文还给出了一些精确的数字:
- 首次测量: 他们首次测量了 Ds1(2536)+ 衰变为 Ds+ π+ π− 的分支比(概率)。他们发现这种情况发生的概率约为 1.57%(具体为 1.57 ± 0.08 ± 0.09 ± 0.17%)。
- 质量: 他们精炼了这两个粒子的质量。Ds1(2460)+ 的质量为 2459.51 ± 0.14 ± 0.13 ± 0.15 MeV,而 Ds1(2536)+ 的质量为 2535.18 ± 0.04 ± 0.05 ± 0.16 MeV。
- 宽度极限: 他们为 Ds1(2460)+ 的“宽度”(即衰变速度)设定了一个新的、更紧凑的极限。他们发现其宽度在 95% 的置信度下小于 1.38 MeV。这比之前 3.5 MeV 的极限有了显著的改进。
总结
这篇论文不仅仅是在名单上增加了一个数字;它改变了我们看待这些粒子家族树的方式。通过展示两个看似相同的粒子竟然跳着不同的舞步,LHCb 团队提供了强有力的证据,证明 Ds1(2460)+ 很可能是一个 D*K 分子态——一种暂时的、奇异的夸克分子——而它的表亲则是完全不同的东西。这生动地提醒我们,在量子世界里,外表是非常、非常具有欺骗性的。
技术摘要:关于通过 μ 标记研究 Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+ 衰变为 Ds+π+π− 末态的研究
问题与动机
近期对 B 介子衰变的研究揭示了新的四夸克态,例如 Tcsˉ0∗(2900)++ 和 Tcsˉ0∗(2900)0,它们衰变为 Ds+π±。理论解释表明,这些可能是 D∗K∗ 结合态或径向激发四夸克态。这些模型的一个关键预测是,在 $DK阈值附近存在一个同位旋为1的标量分子态,它会衰变为D_s^+ \pi^\pm$。虽然之前 LHCb 对在双重粲 B 跃迁中产生的 Ds1(2460)+→Ds+π+π− 衰变的分析暗示了此类结构,但为了进行明确的解释,需要与 Ds1(2536)+ 态进行比较。
Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+ 都是伪矢量(JP=1+)介子,但它们的内部角动量结构不同(轻 s 夸克的 j=1/2 与 j=3/2)。在半轻子 b→cℓν 跃迁中,j=1/2 态相对于 j=3/2 态受到抑制。因此,通过 μ 标记的样本可以隔离出不同的产生机制:Ds1(2460)+ 主要产生于双重粲衰变(B→Ds1(2460)+D(∗)),而 Ds1(2536)+ 则主要源自半轻子 Bs0→Ds1(2536)+μ−νˉμ 跃迁。通过比较这两个态在相同末态(Ds+π+π−)中的 Dalitz 图动力学,可以测试它们的内部结构是否不同,从而可能揭示出如 Ds1(2460)+ 波函数中存在的 D∗K 分子等奇异成分。
方法论
本分析利用了 LHCb 探测器在 2016–2018 年期间收集的 s=13 TeV 的质子-质子碰撞数据集,对应于 5.4 fb−1 的积分亮度。研究重点是利用由 b 强子衰变链中的伴随缪子标记的 Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+ 候选者,其末态为 Ds+π+π−。一个控制道 Ds1(2536)+→D+K+π− 被用于归一化和质量校准。
信号选择采用针对双重粲(Ds1(2460)+)和半轻子(Ds1(2536)+)拓扑结构分别优化的多元分类器(提升决策树)。通过不变质量拟合来提取信号产额和质量。分析的核心是对 Ds1(2460)+→Ds+π+π− 和 Ds1(2536)+→Ds+π+π− 衰变进行同步振幅(Dalitz 图)分析。
振幅形式处理 Ds1 介子为不极化态。衰变密度被建模为中间态的相干和:
- π+π− 通道: 标量 f0(500)、f0(980) 和张量 f2(1270) 共振态。
- Ds+π± 通道: 标量(Tcsˉ0∗)和矢量(Tcsˉ1∗)振幅。
研究测试了多种线型模型,包括相对论性 Breit-Wigner (RBW) 函数、准模型无关 (QMI) 参数化,以及基于 K-矩阵形式描述近阈值分子类态的耦合通道散射长度近似 (SLA)。涉及中间 D∗K 和 DK∗ 态的三角形圈图也被进行了测试。拟合最小化了一个非分箱极大似然函数,其中效率修正源自模拟,背景密度则通过在侧带数据上训练的神经网络进行建模。
主要贡献与结果
Dalitz 图动力学: 这两种衰变的 Dalitz 图分布被发现具有显著差异。Ds1(2460)+→Ds+π+π− 衰变表现出明显的结构,包括在 m(π+π−)>0.36 GeV 时,m(Ds+π+) 分布中存在双峰结构。相比之下,Ds1(2536)+→Ds+π+π− 的分布则更加均匀。仅包含 π+π− 共振态的模型无法同时描述这两种衰变。必须包含 Ds+π± 振幅才能实现相干描述。
奇异结构证据: 基准模型使用了耦合通道 K-矩阵形式来处理 Ds+π± 振幅,该模型提供了对数据的最佳描述。该模型表明在 $DK阈值以下存在一个D_s^+ \pi^\pm振幅极点。拟合得到的极点位置对应于质量2333 \pm 9 \text{ (stat)} \pm 11 \text{ (syst)}$ MeV 以及宽度 68±12 (stat)±14 (syst) MeV。这表明 $DK分子构型对D_{s1}(2460)^+衰变的贡献显著,而在D_{s1}(2536)^+$ 衰变中这种贡献较小。三角形圈图模型被认为是不符的。
分支比测量: 本文报告了第一个关于 Ds1(2536)+→Ds+π+π− 相对于 Ds1(2536)+→D+K+π− 的分支比测量值。结果为:
B(Ds1(2536)+→D+K+π−)B(Ds1(2536)+→Ds+π+π−)=1.57±0.08 (stat)±0.09 (syst)±0.17 (non-resonant)
利用参考模态的世界平均值,确定绝对分支比为 B(Ds1(2536)+→Ds+π+π−)=(1.57±0.08±0.40±0.17)%。这一结果与先前文献中缩减后的间接测定值一致。质量与宽度测量:
- 质量: 测得的质量为 m(Ds1(2460)+)=2459.51±0.14 (stat)±0.13 (syst)±0.15 (non-resonant) MeV 以及 m(Ds1(2536)+)=2535.18±0.04 (stat)±0.05 (syst)±0.16 (non-resonant) MeV。这些结果与当前世界平均值一致,且精度更高。
- 宽度: 在 95% 置信水平下,设定了 Ds1(2460)+ 宽度的上限为 Γ<1.38 MeV,显著优于之前的 3.5 MeV 限制。
意义
本文声称,尽管 Ds1(2460)+ 和 Ds1(2536)+ 具有相同的量子数和相似的质量,但观察到的它们在 Ds+π+π− 衰变中 Dalitz 图分布的差异,为它们的内部结构存在差异提供了证据。具体而言,数据支持这样一种情景:Ds1(2460)+ 包含一个显著的 D∗K 分子成分,从而在 Ds+π± 通道中产生一个近阈值的 $DK结合态(或虚态)。这一发现加强了对粲−奇素性领域中奇异强子结构的理解,并提供了首次对D_{s1}(2536)^+ \to D_s^+ \pi^+ \pi^-分支比的直接测量。这些结果与来自双重粲B衰变分析的独立发现一致,证实了D_s^+ \pi^\pm$ 通道中存在奇异贡献。
您所在领域的论文太多了?
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要,使用您的语言。
每周获取最佳 high-energy experiments 论文。
受到斯坦福、剑桥和法国科学院研究人员的信赖。
请查收邮箱确认订阅。
出了点问题,再试一次?
无垃圾邮件,随时退订。