ATLAS探测器测量Λb0衰变分支比研究

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"这篇论文是ATLAS合作组在2015年发表在《Physics Letters B》上的研究成果,研究了使用ATLAS探测器在LHC上进行的质子-质子碰撞实验,其中分析了Λb0重子的衰变过程。文章的主要目标是对Λb0衰变成ψ(2S)Λ0的分支比与Λb0衰变成J/ψΛ0的分支比进行测量。实验数据基于s = 8 TeV的能量下,总积聚了20.6 fb^-1的综合光度。实验中,J/ψ和ψ(2S)介子通过衰变为μ+μ-对来重建,而Λ0重子则通过Λ0→pπ-的衰变进行识别。Λb0重子的选择条件是其横向动量pT大于10 GeV,且伪速度|η|小于2.1。测量得到的Λb0衰变成ψ(2S)Λ0和Λb0衰变成J/ψΛ0的分支比为0.501,这个结果在统计和系统误差内均低于协变夸克模型的预测值。" 该研究涉及了高能物理领域的多个关键知识点: 1. ATLAS探测器: ATLAS是大型强子对撞机(LHC)上的一个粒子探测器,主要用于探测和分析高能粒子碰撞产生的现象,如重子的衰变等。 2. 质子-质子碰撞: LHC通过加速质子到接近光速,让它们相互碰撞,产生大量新粒子,包括Λb0重子,这是理解基本粒子物理的重要手段。 3. b夸克: Λb0重子是由一个b夸克和两个轻夸克组成的重子,它的衰变可以提供关于b夸克性质的宝贵信息。 4. 分支比测量: 分支比是粒子衰变概率的度量,它描述了一种特定衰变模式相对于所有可能衰变模式的概率。 5. ψ(2S)和J/ψ介子: 这两者是粲夸克的束缚态,分别代表了不同的能级。通过它们的衰变,可以研究b夸克的性质。 6. Λ0重子: 它由一个奇异夸克和两个轻夸克组成,其衰变模式提供了关于强相互作用的线索。 7. μ+μ-对: J/ψ和ψ(2S)介子通常通过衰变为μ+μ-对来检测,因为这种衰变模式具有高的检测效率和清晰的信号。 8. 协变夸克模型: 这是一种理论模型,用于预测粒子衰变的分支比,该模型在这里与实验结果进行了对比。 9. 统计和系统误差: 测量结果中的误差分为统计误差(源于数据样本的随机波动)和系统误差(源于实验方法、探测器性能等因素)。 10. 综合光度: 表示在高能物理实验中积累的碰撞事件数量,单位是fb^-1,是衡量实验数据丰富程度的重要参数。 这项研究的成果不仅加深了我们对b夸克行为的理解,也对验证和改进粒子物理的标准模型提供了重要数据。