πK原子寿命与πK散射长度首次精确测量

本文主要探讨了第一次πK原子（由π±K±介子构成的类氢原子）的寿命和πK散射长度的测量结果，这项研究是由CERN PS实验在2014年进行的。πK原子的形成是通过24 GeV/c质子与镍靶相互作用产生的，这一过程得到了实验数据的支持，包括观察到的（178±49）对特征πK粒子对以及（653±42）个πK原子的产生。πK原子的存在是基于量子力学中强相互作用下的复杂系统，其研究对于理解基本粒子之间的相互作用有着重要意义。 πK原子的寿命是科学界关注的关键参数，它反映了这种不稳定原子存在的时间尺度。在这个实验中，πK原子的寿命被首次测定为τ=（2.5-1.8 + 3.0）飞秒（fs），这是一个极短的时间尺度，体现出πK系统的快速衰变特性。这个结果对于核物理和粒子物理学的理论模型提供了实验验证，尤其是在探讨强相互作用动力学和超精细结构方面。 同时，πK散射长度的测量对于理解πK系统内部的相互作用性质至关重要。本文报告了S波等旋奇数πK散射长度的测量值，即|a0-| = 13 |a1 / 2 - a3 / 2 |=（0.11-0.04 + 0.09）MeV-1，其中aI代表不同旋量子数的πK散射长度。这个值提供了关于πK分子间相互作用强度和相位空间分布的重要信息，有助于深化对强相互作用规范场论的理解。 整个DIRAC合作团队参与了这项实验，他们利用先进的实验设备和方法，如CERN PS实验中的探测器阵列，来收集和分析数据。该成果标志着在探索基本粒子物理领域的一个重要突破，尤其是对于π介子和K介子这样的粒子在极端条件下的行为，这将有助于推动理论模型的发展，并可能对未来高能物理实验设计和技术有重要影响。 总结来说，这篇论文通过对πK原子寿命和πK散射长度的测量，揭示了强相互作用下πK复合系统的微观行为，为量子色动力学（QCD）的研究提供了关键的实验证据，进一步加深了我们对基本粒子世界微观结构的理解。