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Por primera vez se ha logrado captar cómo la partícula Σ0 se transforma en Λ y un par electrón-positrón.
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Entre los restos de las colisiones de partículas a veces nacen 'visitantes' de vida corta: los hiperones. Uno de ellos, la Σ0, vive menos de una diez mil millonésima de segundo y se desintegra en pleno vuelo. Capturarla directamente es casi imposible, pero se pueden observar sus huellas: deja tras de sí otra partícula, la Λ, y un par electrón-positrón.
En el colisionador BEPCII de Pekín, el detector BESIII ha acumulado 10 mil millones de eventos de producción de J/ψ. Es como si en una bolsa enorme se mezclaran miles de millones de canicas de vidrio y hubiera que encontrar unas pocas especiales. Los científicos aplicaron el método de doble etiqueta: primero encontraron la desintegración de J/ψ en un par Σ0 y anti-Σ0, y luego en una de ellas registraron la huella buscada. Así midieron por primera vez con qué frecuencia la Σ0 se convierte en Λ y un par electrón-positrón: aproximadamente 6 casos de cada 1000.
El número obtenido no coincide del todo con los cálculos: la discrepancia es de dos desviaciones estándar. Es como si hubieran predicho que de 1000 lanzamientos de una moneda saldrían 500 caras, y hubieran obtenido 506: la diferencia es pequeña, pero invita a la reflexión.
También se midió el momento magnético de la Σ0, una magnitud que indica cómo responde la partícula a un campo magnético. Resultó ser 1.74 en unidades de magnetón nuclear. Para comparar, en el protón ese valor es de aproximadamente 2.79. Estos números ayudan a comprender cómo se distribuyen las cargas y corrientes dentro de la Σ0, de qué está 'hecha'.
Ahora los teóricos tienen una nueva pista: quizás en la desintegración no solo participan intercambios simples de partículas, sino también efectos más sutiles. Y los experimentadores cuentan con un método de doble etiqueta ya probado, que será útil para otras desintegraciones raras.
Based on a data sample of 10 billion $$J/\psi$$ events collected with the BESIII detector operating at the BEPCII collider, the Dalitz decay $$\Sigma^0 \rightarrow \Lambda e^+e^-$$ is studied experimentally for the first time. The $$\Sigma^0$$ hyperons are produced through the process $$J/\psi \rightarrow \Sigma^0\bar{\Sigma}^0$$ and analyzed using a double-tag method. The absolute branching fraction is measured to be $$\mathcal{B}(\Sigma^0 \rightarrow \Lambda e^+e^-) = (6.34 \pm 0.25_{\rm stat.} \pm 0.23_{\rm syst.}) \times 10^{-3}$$. This result shows a $$2\sigma$$ discrepancy from the theoretical calculation quoted in the PDG, where the uncertainties are statistical and systematic, respectively. In addition to the branching fraction, the transition magnetic moment $$\mu$$ is determined to be $$(1.74 \pm 0.03_{\rm stat.} \pm 0.09_{\rm syst.})\,\mu_N$$, where $$\mu_N=e/(2m_p)$$ represents the nucleon magnetic moment, providing valuable insight into the intrinsic structure of the $$\Sigma^0$$ hyperon.
Probabilidad de desintegración de Σ0 en Λ y un par electrón-positrón: aproximadamente 6 casos por 1000. Incertidumbres: estadística 0.25 y sistemática 0.23.
