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Au collisionneur chinois, on a observé pour la première fois une particule éphémère se transformer en une paire de xi-hyperons.
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Dans l'accélérateur BEPCII, des électrons et des positrons entrent en collision, produisant des milliards de particules. Parmi elles, le méson J/ψ, qui vit moins d'un milliardième de seconde. Sa désintégration donne parfois naissance au méson êta (ηc), un amas de quarks encore plus éphémère. Pour la première fois, on a réussi à observer ce méson êta se transformer en une paire de xi-hyperons : des particules contenant un quark étrange.
Les xi-hyperons sont comme des papillons rares dans le monde des particules : ils vivent des milliards de fois plus longtemps que les résonances ordinaires, mais disparaissent quand même en quelques milliardièmes de seconde.
Mesurer la probabilité d'une telle désintégration est un travail délicat. Il faut séparer le signal recherché du bruit de fond, et tenir compte de l'interférence (superposition d'ondes) due à la production directe de xi-hyperons. Deux valeurs ont été obtenues selon le type d'interférence : 0,133 % et 0,163 %. Cela aide à préciser l'intensité des interactions entre quarks à l'intérieur des hadrons.
Le méson êta est composé d'un quark charmé et de son antiquark — comme un couple de jumeaux qui dansent un instant avant de disparaître.
Le détecteurBESIII a accumulé 10 milliards d'événements J/ψ. C'est comme passer au crible les grains de sable d'une plage pour trouver quelques pépites d'or — les désintégrations rares.
Using $$(10087\pm 44)\times 10^6$$ $$J/\psi$$ events collected with the BESIII detector at the BEPCII collider, we report the first observation of the decay $$\eta_{c} \to \Xi^{0} \bar{\Xi}^{0}$$. The interference between $$J/\psi\to\gamma\eta_c\to\gamma\Xi^0\bar{\Xi}^0$$ and $$J/\psi\to\gamma\Xi^0\bar{\Xi}^0|_{\rm non-resonance}$$ is considered in the $$\Xi^0 \bar{\Xi}^0$$ mass spectrum fits. The branching fractions are measured to be $$B(\eta_c \to \Xi^0 \bar{\Xi}^0)=(1.33 \pm 0.03 \pm 0.18) \times 10^{-3}$$ for the constructive interference and $$B(\eta_c \to \Xi^0 \bar{\Xi}^0)=(1.63 \pm 0.04 \pm 0.21) \times 10^{-3}$$ for the destructive interference, where the first uncertainties are statistical and the second are systematic.
Les xi-hyperons contiennent un quark étrange, plus léger que le quark charmé mais plus lourd que les quarks up et down. C'est cette « étrangeté » qui rend leur comportement inhabituel et précieux pour l'étude.
Dans le roman « Le Problème à trois corps » de Liu Cixin, on mentionne des expériences sur des accélérateurs où des physiciens cherchent de nouvelles particules — des recherches similaires sont menées à BESIII.