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Original: "Measurement of Born Cross Sections for $$e^+e^-\to\Sigma^-\bar\Sigma^+$$ at $$\sqrt{s}=3.51-4.95$$ GeV and Observation of $$\psi(3770)\to\Sigma^-\bar\Sigma^+$$"
Des physiciens ont observé pour la première fois la désintégration d'une particule qui vit moins d'un milliardième de seconde.
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Dans l'accélérateur circulaire, les électrons sont accélérés jusqu'à une vitesse proche de celle de la lumière et percutent des positrons, leurs antiparticules. Au point de rencontre, un amas d'énergie pure surgit brièvement, d'où naissent de nouvelles particules. Le détecteurBESIII, telle une caméra à haute vitesse, capture les traces de ces invités éphémères.
Parmi eux se trouve la paire sigma-moins et anti-sigma-plus. Ce sont des particules inhabituelles : elles sont constituées de trois quarks, comme les protons, mais ne vivent qu'environ 10⁻¹⁰ seconde. Les physiciens ont mesuré pour la première fois la fréquence de naissance de cette paire à des énergies allant de 3,51 à 4,95 GeV. Il s'avère qu'à l'énergie de 3,77 GeV, la production augmente brusquement — c'est la signature de la particule ψ(3770), qui se désintègre en paire sigma. Cette désintégration a été observée pour la première fois, avec une signification statistique de 5,5 sigma — ce qui signifie que le hasard est pratiquement exclu.
La particule ψ(3770) est un état lié d'un quark charmé et de son antiquark. Elle est 3,77 fois plus lourde que le proton et vit environ 10⁻²³ seconde.
Les probabilités mesurées de production des particules sigma aideront à tester le modèle de dominance vectorielle, qui décrit comment un photon se transforme en particules par l'intermédiaire de mésons vecteurs. Si le modèle est correct, les rapports de probabilités pour les différents états de charge des particules sigma doivent obéir à des règles simples. Les nouvelles données permettront d'affiner ces règles et de mieux comprendre l'interaction forte qui lie les quarks à l'intérieur des particules.
Les particules sigma ont été découvertes dans les années 1950, mais leurs propriétés précises sont encore affinées. Chaque nouvelle mesure est comme l'ajout d'un détail au tableau d'ensemble du monde microscopique.