对 η 中子稀有衰变为四个子的观测

科学领域:

• 粒子物理学 粒子物理学
• 高能物理 高能物理
• 实验物理实验物理学

背景情况:

• 乙太中子 (η) 是一种中性中子,可以通过各种模式衰变.
• 双达利茨衰变 (η→μ+μ−μ+μ−) 是一种罕见的衰变模式,可以提供对基本粒子相互作用的见解.
• 此前对这种衰变模式的测量精度有限.

研究的目的:

• 寻找和测量罕见的 η→μ+μ−μ+μ−双达利茨衰变的分支分数.
• 为了提高这个测量的精度,数量级的数量级.
• 将测量的分支分数与理论预测进行比较.

主要方法:

• 分析了由CERN大型强子对撞机 (LHC) 的CMS实验收集的质子-质子碰撞数据.
• 根据2017年和2018年记录的数据,利用了高率的子触发器,对应于101 fb-1.1的集成亮度.
• 采用 η→μ+μ− 衰变作为分支分数测量的正常化通道.

主要成果:

• 观察到一个 η→μ+μ−μ+μ−衰变的信号,其统计学意义超过5个标准偏差.
• 测量了分支分数B(η→μ+μ−μ+μ−) = [5.0±0.8(stat)±0.7(syst)±0.7(B2μ) ]×10−9.
• 与之前的结果相比,实现了超过5个数量级的精度提高.

结论:

• 这项研究首次精确测量了 η→μ+μ−μ+μ−双达利茨衰变分支分数.
• 测量值与理论预测一致,支持粒子物理学的标准模型.
• 这些结果为研究罕见的中子衰变和基本对称性开辟了新的途径.