Международный эксперимент по физике элементарных частиц позволит уточнить различия между материей и антиматерией

Коллаборация BESIII сообщает о наблюдении поляризации барионов в распаде J/ψ на барион-антибарионные пары в эксперименте на коллайдере BEPCII. Соответствующая статья была опубликована в журнале Nature Physics 6 мая 2019 г.

Схема реакции e+e— → J/ψ → ΛΛ показана на рисунке. Для измерения поляризации использовались Λ гипероны. Они дают удобный способ измерения поляризации благодаря слабому распаду на протон и отрицательно заряженный пион Λ → pπ—. Пример события e+e— → J/ψ → ΛΛ с последующим распадом гиперонов Λ → pπ— и Λ→ pπ+ в детекторе BESIII. С использованием данных, набранных в эксперименте BESIII в 2009 г. и в 2012 г. (что соответствует 1.3 миллиардам событий с рождением J/ψ), всего было реконструировано 420 тысяч событий с парами Λ гиперонов.

В данной реакции Λ гипероны были поляризованы в направлении оси y. В эксперименте BESIII оказалось возможно измерить точную величину поляризации, которая зависит от направления вылета гиперона θΛ, достигая в максимуме 25%. Это наблюдение позволяет заново определить параметры распада гиперона. Результат позволяет на 17% уточнить значения, которые ранее использовались в других экспериментах. Это приведет к переоценке и новой интерпретации всех экспериментальных результатов, связанных с поляризацией Λ гиперонов.

В заключение, в эксперименте BESIII было сделано прямое сравнение параметров распада Λ гиперона и его античастицы – Λ антигиперона. Это наиболее чувствительная проверка симметрии между материей и антиматерией (CP симметрии) с использованием Λ гиперонов. Это открывает перспективу дальнейших поисков нарушения CP симметрии в распаде барионов, благодаря рекордной статистике распадов J/ψ, набранной в эксперименте BESIII, а также в будущих экспериментах.

В эксперименте BESIII на Пекинском электрон-позитронном коллайдере BEPCII участвуют около 500 физиков из 67 институтов в 14 странах. Группа ОИЯИ участвует в эксперименте BESIII с 2006 года. На сегодняшний день, по результатам эксперимента подготовлены более 250 научных публикаций.