Nouvelles découvertes sur les hyperons et baryons excités
La recherche dévoile des détails sur les hyperons excités, faisant avancer nos connaissances en physique des particules.
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Table des matières
L'objectif de cette étude, c'est de se pencher sur les états excités de certaines particules appelées Baryons, qui sont composés de trois quarks. La recherche fait partie des efforts en cours pour mieux comprendre ces particules, leur structure, et comment elles interagissent. Dans ce travail, deux Hyperons excités ont été trouvés, et leurs propriétés ont été analysées en détail.
Qu'est-ce que les baryons et les hyperons ?
Les baryons sont un type de hadron, des particules faites de quarks. Ils incluent les protons et les neutrons, qui sont les éléments de base des noyaux atomiques. Les hyperons sont une sorte spéciale de baryon qui contient au moins un quark étrange. Les quarks étranges sont différents des quarks up et down, plus courants dans les protons et les neutrons.
Pourquoi étudier les baryons excités ?
Étudier les baryons excités, surtout ceux contenant des quarks étranges, est important pour comprendre la force forte qui maintient les quarks ensemble. Les modèles théoriques prédisent de nombreux types d'hyperons, mais seuls quelques-uns ont été observés dans des expériences. Cette étude tente de combler les lacunes de notre connaissance sur ces particules, en particulier sur des états excités qui n'ont pas été largement observés.
Contexte de l'étude
Les données expérimentales pour cette recherche ont été recueillies à l'aide d'un détecteur de particules appelé BESIII, situé dans un collisionneur en Chine. Le détecteur enregistre les collisions entre particules à hautes énergies, permettant aux scientifiques d'étudier les particules résultantes.
Le processus de détection
Quand les baryons sont créés dans les collisions de particules, ils peuvent se désintégrer en d'autres particules. Ce processus de désintégration peut être assez complexe, surtout pour les hyperons. Dans cette étude, des canaux de désintégration spécifiques ont été analysés pour trouver les états excités des hyperons.
Un nombre significatif d'événements a été enregistré durant les expériences, permettant une analyse détaillée des processus de désintégration. L'objectif principal était de reconstruire les masses, les largeurs, et les fractions de désintégration des hyperons observés.
L'importance de l'analyse en onde partielle
Pour analyser les données, une technique appelée Analyse en Onde Partielle (PWA) a été utilisée. Cette technique aide à comprendre comment les différents états quantiques des particules contribuent au processus de désintégration global. Elle permet aux chercheurs d'extraire des informations importantes sur les propriétés des hyperons.
Résultats de l'analyse
L'analyse a révélé deux hyperons excités dans les données de désintégration. Les masses et largeurs de ces hyperons ont été mesurées, et pour la première fois, leurs parités de spin ont été déterminées. Cette information enrichit nos connaissances sur le spectre des baryons excités, aidant à mieux comprendre leurs structures internes.
Le rôle de la Chromodynamique quantique
La théorie qui explique les interactions des quarks et des gluons s'appelle la Chromodynamique Quantique (QCD). La QCD décrit comment les quarks sont liés par des gluons et comment ils forment des baryons et des mésons. Comprendre les états excités des baryons donne des aperçus sur la QCD, surtout dans le domaine de la confinement, où les quarks ne sont pas des particules libres mais se trouvent toujours à l'intérieur des hadrons.
Défis dans l'étude des baryons étranges
Étudier les baryons étranges est particulièrement difficile. Ils ont des taux de production plus faibles comparés à d'autres particules, rendant la collecte de données suffisantes compliquée. Beaucoup des états excités connus des baryons étranges ont été identifiés dans des expériences plus anciennes, et il y a besoin de nouvelles données pour valider ou affiner les théories existantes.
Le détecteur BESIII
Le détecteur BESIII est conçu pour capturer des données de haute précision à partir des collisions de particules. Il comprend divers sous-détecteurs qui travaillent ensemble pour identifier les particules et mesurer leurs propriétés. Cette technologie avancée a permis aux chercheurs d'obtenir de grands ensembles de données, conduisant à des découvertes importantes en physique des particules.
La configuration expérimentale
Pour cette étude, des données ont été collectées pendant quelques années en utilisant des plages d'énergie spécifiques. Cela a permis aux chercheurs de se concentrer sur des processus de désintégration pertinents susceptibles de produire les hyperons d'intérêt. Une simulation de Monte Carlo a également été employée pour mieux comprendre les résultats attendus et améliorer les critères de sélection des événements.
Critères de sélection des événements
Pour garantir des données de haute qualité, des critères stricts de sélection des événements ont été appliqués. Les chercheurs se sont concentrés sur des canaux de désintégration particuliers et ont exigé des conditions spécifiques pour les particules détectées. Cela a aidé à minimiser le bruit de fond et à améliorer les chances d'identifier les hyperons.
Analyse du signal
Une fois les événements candidats sélectionnés, ils ont subi une analyse détaillée. Cela incluait la vérification des distributions de masse invariant et l'assurance que les signaux observés correspondaient aux résultats attendus basés sur les modèles théoriques. Les résultats ont montré des signaux clairs pour la présence des deux hyperons excités.
Résumé des résultats
Les résultats finaux ont mis en lumière les masses, largeurs et fractions de désintégration des hyperons observés. Ces découvertes contribuent à la base de connaissances existante sur la Spectroscopie des baryons et aident à tester les prédictions théoriques concernant la structure des hadrons.
Contributions à la spectroscopie des baryons
En fournissant de nouvelles mesures pour les masses et largeurs des hyperons excités, cette étude renforce notre compréhension de la spectroscopie des baryons. Elle ouvre également de nouvelles voies pour des recherches supplémentaires sur les baryons étranges et leurs états excités.
Conclusion
Cette recherche représente un pas significatif dans l'étude des baryons excités, offrant de nouveaux aperçus sur les propriétés des hyperons et contribuant à notre compréhension de la physique des particules et de la force forte. Les résultats seront utiles pour les études futures et pourraient influencer les développements théoriques en chromodynamique quantique.
Directions futures
D'autres études sont nécessaires pour explorer plus d'états excités des baryons. Les expériences en cours au BESIII et dans d'autres installations de physique des particules continueront probablement de produire des données importantes qui peuvent affiner notre compréhension et tester les théories existantes.
Importance de la recherche continue
À mesure que nos connaissances en physique des particules grandissent, l'importance de comprendre les interactions et les propriétés des particules fondamentales comme les baryons augmente aussi. La recherche continue dans ce domaine aidera non seulement à clarifier des questions sur le comportement des particules, mais aussi à contribuer à des avancées dans des domaines connexes comme l'astrophysique et la cosmologie.
Titre: Study of excited $\Xi$ states in $\psi(3686)\rightarrow{}K^{-}\Lambda\overline{\Xi}^{+}+c.c.$
Résumé: Based on a sample of $(448.1\pm2.9)\times10^{6}$ $\psi(3686)$ events collected with the BESIII detector at BEPCII, the decays of $\psi(3686)\to{}K^{-}\Lambda\overline{\Xi}^{+} + c.c.$ with $\overline{\Xi}^+ \to \overline{\Lambda} \pi^+$, $\overline{\Lambda}\to \overline{p} \pi^+$ are studied.Two excited hyperons, $\Xi(1690)^-$ and $\Xi(1820)^-$, are observed with large significance ($ \gg 10 \sigma$) in the $K^{-}\Lambda$ invariant mass distributions. A partial wave analysis is performed, and the spin-parities of $\Xi(1690)^-$ and $\Xi(1820)^-$ are determined to be $\frac{1}{2}^{-}$ and $\frac{3}{2}^{-}$, respectively. The masses, widths, and product branching fractions of $\Xi(1690)^-$ and $\Xi(1820)^-$ are also measured.
Auteurs: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, R. Aliberti, A. Amoroso, M. R. An, Q. An, Y. Bai, O. Bakina, I. Balossino, Y. Ban, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, J. Bloms, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, J. F. Chang, T. T. Chang, W. L. Chang, G. R. Che, G. Chelkov, C. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. J. Chen, W. S. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, S. C. Coen, F. Cossio, J. J. Cui, H. L. Dai, J. P. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denysenko, M. Destefanis, F. De Mori, B. Ding, X. X. Ding, Y. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, S. X. Du, Z. H. Duan, P. Egorov, Y. L. Fan, J. Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Fang, R. Farinelli, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, K Fischer, M. Fritsch, C. Fritzsch, C. D. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Y. N. Gao, Yang Gao, S. Garbolino, I. Garzia, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, E. M. Gersabeck, A Gilman, K. Goetzen, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, S. Gramigna, M. Greco, M. H. Gu, Y. T. Gu, C. Y Guan, Z. L. Guan, A. Q. Guo, L. B. Guo, R. P. Guo, Y. P. Guo, A. Guskov, X. T. H., W. Y. Han, X. Q. Hao, F. A. Harris, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, T. Holtmann, P. C. Hong, G. Y. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, T. Hu, Y. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, T. Hussain, N Hüsken, W. Imoehl, M. Irshad, J. Jackson, S. Jaeger, S. Janchiv, J. H. Jeong, Q. Ji, Q. P. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, Z. K. Jia, P. C. Jiang, S. S. Jiang, T. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, Z. Jiao, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, T. Johansson, X. K., S. Kabana, N. Kalantar-Nayestanaki, X. L. Kang, X. S. Kang, R. Kappert, M. Kavatsyuk, B. C. Ke, A. Khoukaz, R. Kiuchi, R. Kliemt, L. Koch, O. B. Kolcu, B. Kopf, M. Kuessner, A. Kupsc, W. Kühn, J. J. Lane, J. S. Lange, P. Larin, A. Lavania, L. Lavezzi, T. T. Lei, Z. H. Lei, H. Leithoff, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, Cheng Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. N. Li, Hui Li, J. R. Li, J. S. Li, J. W. Li, Ke Li, L. J Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, P. R. Li, S. X. Li, T. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. H. Li, X. L. Li, Xiaoyu Li, Y. G. Li, Z. J. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, G. R. Liao, L. Z. Liao, J. Libby, A. Limphirat, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, D. Liu, F. H. Liu, Fang Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huanhuan Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. L. Liu, J. Y. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. K. Liu, W. M. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Z. A. Liu, Z. Q. Liu, X. C. Lou, F. X. Lu, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, M. M. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. T. Ma, X. Y. Ma, Y. Ma, F. E. Maas, M. Maggiora, S. Maldaner, S. Malde, A. Mangoni, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, Z. X. Meng, J. G. Messchendorp, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, N. Yu. Muchnoi, Y. Nefedov, F. Nerling, I. B. Nikolaev, Z. Ning, S. Nisar, Y. Niu, S. L. Olsen, Q. Ouyang, S. Pacetti, X. Pan, Y. Pan, A. Pathak, P. Patteri, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, H. P. Peng, K. Peters, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, S. Pogodin, V. Prasad, F. Z. Qi, H. Qi, H. R. Qi, M. Qi, T. Y. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. J. Qin, L. Q. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, S. Q. Qu, C. F. Redmer, K. J. Ren, A. Rivetti, V. Rodin, M. Rolo, G. Rong, Ch. Rosner, S. N. Ruan, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, K. Schoenning, M. Scodeggio, K. Y. Shan, W. Shan, X. Y. Shan, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, H. C. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, Q. Q. Shi, R. S. Shi, X. Shi, J. J. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. J. Song, Y. X. Song, S. Sosio, S. Spataro, F. Stieler, Y. J. Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. T. Sun, Y. X. Tan, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, Y. A. Tang, L. Y Tao, Q. T. Tao, M. Tat, J. X. Teng, V. Thoren, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, I. Uman, B. Wang, B. L. Wang, Bo Wang, C. W. Wang, D. Y. Wang, F. Wang, H. J. Wang, H. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, M. Wang, Meng Wang, S. Wang, T. Wang, T. J. Wang, W. Wang, W. H. Wang, W. P. Wang, X. Wang, X. F. Wang, X. J. Wang, X. L. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. N. Wang, Y. Q. Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Y. Wang, Ziyi Wang, Zongyuan Wang, D. Wei, D. H. Wei, F. Weidner, S. P. Wen, C. W. Wenzel, U. Wiedner, G. Wilkinson, M. Wolke, L. Wollenberg, C. Wu, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, X. Wu, X. H. Wu, Y. Wu, Y. J Wu, Z. Wu, L. Xia, X. M. Xian, T. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, S. Y. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, X. H. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, C. F. Xu, C. J. Xu, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, W. L. Xu, X. P. Xu, Y. C. Xu, Z. P. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, X. Q Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, Tao Yang, Y. Yang, Y. F. Yang, Y. X. Yang, Yifan Yang, Z. W. Yang, M. Ye, M. H. Ye, J. H. Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, T. Yu, X. D. Yu, C. Z. Yuan, L. Yuan, S. C. Yuan, X. Q. Yuan, Y. Yuan, Z. Y. Yuan, C. X. Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, X. Zeng, Y. Zeng, Y. J. Zeng, X. Y. Zhai, Y. H. Zhan, A. Q. Zhang, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, H. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. Y. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jiawei Zhang, L. M. Zhang, L. Q. Zhang, Lei Zhang, P. Zhang, Q. Y. Zhang, Shuihan Zhang, Shulei Zhang, X. D. Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Yan Zhang, Yao Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. Y. Zhang, G. Zhao, J. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, Lei Zhao, Ling Zhao, M. G. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, L. P. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. Z. Zhou, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, L. Zhu, L. X. Zhu, S. H. Zhu, S. Q. Zhu, T. J. Zhu, W. J. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, J. H. Zou, J. Zu
Dernière mise à jour: 2024-04-28 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2308.15206
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.15206
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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