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Pour la première fois, des physiciens ont observé la particule J/psi se transformer en trois autres particules en émettant de la lumière.
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La particule J/psi ne vit qu'un instant, puis se désintègre en particules plus légères, comme une corde qui se brise et se fragmente en morceaux. Les physiciens de la collaboration BESIII ont capté plus de dix milliards de ces désintégrations pour comprendre quels « morceaux » sont produits.
Il s'avère que le plus souvent, J/psi se transforme d'abord en un pion neutre et un méson b1, ou en un pion et un méson rho(1450), ou encore en un méson êta et un méson h1. Ces particules intermédiaires ont une durée de vie encore plus courte et se désintègrent immédiatement en un photon, un méson êta et un pion. Cette cascade rappelle un relais : le coureur passe le témoin, mais de manière différente selon la course.
Pour la première fois, trois désintégrations rares ont été observées, où J/psi émet un photon et produit les mésons scalaires a0(980), a2(1320) et a2(1700). Auparavant, ces transitions n'avaient jamais été vues — elles sont très faibles.
La probabilité totale de désintégration de J/psi en un photon, un méson êta et un pion neutre a été mesurée avec une précision deux fois meilleure que précédemment. C'est important car J/psi est une sorte de laboratoire pour étudier l'interaction forte, qui colle les quarks à l'intérieur des particules. Plus nous connaissons précisément comment J/psi se désintègre, mieux nous comprenons cette interaction.
J/psi est composée d'un quark charmé et de son antiquark. C'est comme un couple de danseurs qui tournoient jusqu'à ce qu'ils décident de se séparer — et alors d'autres particules naissent.
Using $$(10\,087 \pm 44) \times 10^6$$ $$J/\psi$$ events collected with the BESIII detector, we perform the first amplitude analysis of the process $$J/\psi\to\gamma\eta\pi^0$$. The decay is dominated by the intermediate processes $$J/\psi\to\pi^0 b_1(1235)^0 \to\gamma\eta\pi^0$$, $$J/\psi\to\pi^{0}\rho(1450)^0 \to\gamma\eta \pi^0$$ and $$J/\psi\to\eta h_1(1170) \to\gamma\eta\pi^0$$. Contributions from $$J/\psi\to\gamma a_0(980)^0\to\gamma\eta\pi^0$$, $$J/\psi\to\gamma a_2(1320)^0\to\gamma\eta\pi^0$$ and $$J/\psi\to\gamma a_2(1700)^0\to\gamma\eta\pi^0$$ are observed with a statistical significance exceeding $$5\sigma$$, constituting the first observation of radiative transitions of $$J/\psi$$ to isospin-triplet scalar mesons. The total branching fraction of $$J/\psi\to\gamma \eta \pi^0$$ is measured to be $$(25.7\pm0.3\pm1.5)\times 10^{-6}$$, where the first uncertainty is statistical and the second systematic. This result is consistent with the previous measurement, with the precision improved by more than a factor of two.
La particule J/psi a été découverte simultanément en 1974 par deux groupes — l'un aux États-Unis, l'autre en Chine. En Chine, elle a été nommée « particule J », aux États-Unis « particule psi », d'où le double nom utilisé aujourd'hui.
Dans la série « The Big Bang Theory », les héros discutent parfois des désintégrations de particules, et J/psi est mentionnée comme un exemple de particule composée de quarks charmés.