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 рис. 1. 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 показан на рис. 2. 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 (см. рис. 1). В эксперименте BESIII оказалось возможно измерить точную величину поляризации, которая зависит от направления вылета гиперона θ_Λ, как показано на рис. 3, 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.

Рис. 1 Схема реакции e⁺e^— → J/ψ → ΛΛ̅

Рис. 2. Событие e⁺e^— → J/ψ → ΛΛ̅ зарегистрированное в детекторе BESIII

Рис. 3. Поляризация Λ гиперона в зависимости от угла вылета θ_Λ