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El acelerador de Pekín registra cómo una partícula encantada se convierte en un neutrón con dos compañeros ligeros.
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En el acelerador bajo Pekín, electrones y positrones chocan y, por un instante, nacen partículas que no se encuentran en la materia ordinaria. Una de ellas es la lambda-c-plus: en su interior lleva un pesado quark encantado, como una piedra en una honda. Ahora los físicos han visto por primera vez cómo esta partícula se deshace en un neutrón, un pión positivo y un mesón eta.
El neutrón es un ladrillo habitual del núcleo atómico, mientras que el pión y el mesón eta son partículas ligeras que viven fracciones de segundo.
Para extraer esta rara desintegración de entre miles de millones de colisiones, los científicos emplearon una red neuronal con arquitectura Transformer, la misma idea que usan los grandes modelos de lenguaje, pero entrenada con señales del detector. Filtró el ruido de fondo como un pescador experto descarta los peces pequeños de la red. La señal resultó tan limpia que su significancia alcanzó 9,5 sigma, muy por encima del umbral de casualidad.
También se midió la proporción de estas desintegraciones: aproximadamente 3 casos por cada mil. Sin embargo, la etapa intermedia con la misteriosa partícula a0(980) no se confirmó; solo se estableció un límite superior. Esto indica que la desintegración ocurre directamente, sin intermediarios adicionales.
Estas mediciones son como marcar un mapa del mundo invisible. Cada nueva flecha en el diagrama de desintegración precisa cuán estrechamente se relaciona el quark encantado con otras partículas. Es un paso hacia la comprensión de cómo está hecha la materia en el nivel más profundo.
By analysing 6.1 $${\rm fb}^{-1}$$ of data collected at center-of-mass energies between $$\sqrt{s}=4.600$$ and 4.843 $$\rm GeV$$ with the BESIII detector at the BEPCII collider, we observe the decay $$\Lambda_c^+\to n\pi^+\eta$$ for the first time with a statistical significance of $$9.5\sigma$$. The ratio of branching fractions $$\mathcal{B}(\Lambda_c^+\to n\pi^+\eta)/\mathcal{B}(\Lambda_c^+\to \Lambda\pi^+\eta)$$ is measured to be $$0.155\pm0.031_{\rm stat.}\pm0.012_{\rm syst.}$$ Taking the world average of $$\mathcal{B}(\Lambda_c^+\to \Lambda\pi^+\eta)$$ as reference, the absolute branching fraction is calculated to be $$\mathcal{B}(\Lambda_c^+\to n\pi^+\eta)=(2.94\pm0.59_{\rm stat.}\pm0.23_{\rm syst.}\pm0.13_{\rm ref.})\times10^{-3}$$. The intermediate process $$\Lambda_c^+\to na_0(980)^+$$ is also searched for in the $$\pi^+\eta$$ invariant mass spectrum. Since no significant signal is found, the upper limit on $$\mathcal{B}(\Lambda_c^+\to na_0(980)^+)\times\mathcal{B}(a_0(980)^+\to\pi^+\eta)$$ is set to $$8.4\times10^{-4}$$ at 90\% confidence level. A sophisticated deep learning approach using a Transformer-based architecture is employed to distinguish signals from prevalent hadronic backgrounds, complemented by thorough validation and systematic uncertainty quantification.
