据欧洲核子研究中心(CERN)官网12月19日报道，大型强子对撞机(LHC)上超环面仪器实验(ATLAS)合作组发布了对中性底介子“寿命”(粒子衰变为其他粒子之前的平均存在时间)迄今最精确的测量结果：1.5053皮秒。该结果有助科学家加强对粒子物理学标准模型的理解。
一个中性底介子衰变为激发中性K介子和J/ψ介子(艺术图)。J/ψ介子会衰变为一对缪子(红线)，激发的中性K介子会衰变为一个带电的π介子和一个带电的K介子(黄线)。图片来源：超环面仪器实验合作组
中性底介子由一个底反夸克和一个下夸克组成。科学家认为，夸克是一种不能再分割的基本粒子。对底介子开展研究，有助探索罕见且精确预测的现象，深入了解弱相互作用和重夸克束缚态动力学等。
此次测量基于ATLAS团队在LHC第二轮运行期间(2015—2018年)收集的1.4万万亿次质子—质子碰撞的数据。他们重点研究了底介子衰变为激发的中性K介子和J/ψ介子的情况。J/ψ介子是由粲夸克和反粲夸克组成的一类介子。J/ψ介子会衰变为一对缪子;而中性K介子则会衰变为一个带电的π介子和一个带电的K介子。
最终，团队测得中性底介子的“寿命”为1.5053皮秒(1皮秒为万亿分之一秒)。这一结果的统计不确定性为0.0012皮秒，系统不确定性为0.0035皮秒。
团队表示，这是迄今中性底介子“寿命”最精确的测量结果，相比此前数值，精度有显著提升。
此外，ATLAS团队还计算了其衰变“宽度”。“宽度”反映了衰变的快慢。“寿命”越短，衰变“宽度”越宽。结果与重夸克模型的预测一致，为科学家进一步精调模型提供了有力支持。
最新测量结果有助增强对粒子物理学标准模型中由弱力介导的衰变的理解，也为未来的理论发展奠定了数据基础。
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