中性底介子“壽命”迄今最精確值測得

科技日報訊 （記者劉霞）據歐洲核子研究中心（CERN）官網12月19日報道，大型強子對撞機（LHC）上超環面儀器實驗（ATLAS）合作組發佈了對中性底介子“壽命”（粒子衰變為其他粒子之前的平均存在時間）迄今最精確的測量結果：1.5053皮秒。該結果有助科學家加強對粒子物理學標準模型的理解。

中性底介子由一個底反夸克和一個下夸克組成。科學家認為，夸克是一種不能再分割的基本粒子。對底介子開展研究，有助探索罕見且精確預測的現象，深入瞭解弱相互作用和重夸克束縛態動力學等。

此次測量基於ATLAS團隊在LHC第二輪運行期間（2015—2018年）收集的1.4萬萬億次質子—質子碰撞的數據。他們重點研究了底介子衰變為激發的中性K介子和J/ψ介子的情況。J/ψ介子是由粲夸克和反粲夸克組成的一類介子。J/ψ介子會衰變為一對繆子；而中性K介子則會衰變為一個帶電的π介子和一個帶電的K介子。

最終，團隊測得中性底介子的“壽命”為1.5053皮秒（1皮秒為萬億分之一秒）。這一結果的統計不確定性為0.0012皮秒，系統不確定性為0.0035皮秒。

團隊表示，這是迄今中性底介子“壽命”最精確的測量結果，相比此前數值，精度有顯著提升。

此外，ATLAS團隊還計算了其衰變“寬度”。“寬度”反映了衰變的快慢。“壽命”越短，衰變“寬度”越寬。結果與重夸克模型的預測一致，為科學家進一步精調模型提供了有力支持。

最新測量結果有助增強對粒子物理學標準模型中由弱力介導的衰變的理解，也為未來的理論發展奠定了數據基礎。