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国科大团队在双重味重子研究取得新进展

粒子物理实验组

       近期，bwin中国官方网站bwin官网登录入口LHCb实验团队在双重味重子研究方面取得了新进展，利用LHCb实验采集的质子-质子对撞数据，主导完成了含底夸克和粲夸克的双重味重子Ξ_bc⁰和奇异双粲重子Ω_cc⁺的首次搜寻。这两项成果分别发表在JHEP（《高能物理杂志》）和SCIENCE CHINA - Physics, Mechanics & Astronomy（《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版）。

       按照粒子物理的夸克模型，自然界存在六种夸克：上（up，u）、下（down，d）、奇异（strange，s）、粲（charm，c）、底（bottom，b）、顶（top，t），前三种较轻，后三种较重。重子由3个夸克组成，像人们熟知的质子便是一种重子，由三个轻夸克（两个上夸克和一个下夸克）组成。双重味重子由两个重夸克（底夸克或粲夸克）和一个轻夸克组成，其内部结构预期迥异于普通重子，因而具有独特的性质，在研究夸克的三体束缚系统、理解强相互作用和夸克模型等占有特殊重要的地位。

       国科大团队利用LHCb实验运行二期采集的质子-质子对撞数据，完成了含底夸克和粲夸克的双重味重子Ξ_bc⁰（夸克组分：bcd）的首次搜寻，尚未观测到明显信号，测量给出了双重味重子Ξ_bc⁰相对于单底重子Λ_b⁰（夸克组分：bud）的产率的上限。该成果发表在JHEP 11 (2020) 095。

双重味重子的不变质量谱分布

       国科大团队利用LHCb实验运行二期采集的质子-质子对撞数据，完成了奇异双粲重子Ω_cc⁺（夸克组分：ccs）的首次搜寻。在3876兆电子伏特质量处观测到局部（全局）显著度为3.2（1.8）倍标准差的暗示，测量给出了奇异双粲重子Ω_cc⁺相对于双粲重子Ξ_cc⁺⁺（夸克组分：ccu）的产率的上限。该成果作为“编辑聚焦”（Editor’s Focus）文章发表在Sci. China - Phys. Mech. Astron. 64 (2021) 101062。

奇异双粲重子的不变质量谱分布

       国科大bwin官网登录入口何吉波研究员和博士研究生项治宇、徐兢一等对这两项研究有突出贡献。作为科技部国家重点研发计划“大型强子对撞机LHCb实验的物理研究”项目-课题“双重味重子寻找”(课题号：2017YFA0402102）的牵头单位，在国内理论物理学家们长期强有力的支持下，国科大LHCb团队此前（联合）主导了双粲重子Ξ_cc⁺⁺（夸克组分：ccu）的发现[PRL 119 (2017) 112001]，Ξ_cc⁺⁺重子的寿命[PRL 121 (2018) 052002]、产生[Chin. Phys. C 44 (2020) 022001]和质量的测量[JHEP 02 (2020) 049]，和Ξ_cc⁺⁺重子新的衰变道的发现[PRL 121 (2018) 162002]；双粲重子Ξ_cc⁺（夸克组分：ccd）搜寻的更新[Sci. China - PMA 63 (2020) 221062]等，其中双粲重子Ξ_cc⁺⁺的发现入选了“2017年度中国科学十大进展”。这些研究也得到了中国科学院前沿科学重点研究计划（青年拔尖人才），和bwin中国官方网站自主科研项目等的支持。