显示候选中性美介子衰变为激发中性 kaon 和 J/ψ 介子。 J/ψ 介子衰变成一对 μ 介子(红线)，激发的中性 kaon 衰变为带电 π 介子和带电 kaon(黄线)。 (图片来源：ATLAS/CERN)

近日，大型强子对撞机(LHC)的ATLAS合作组发布了关于电中性B0介子寿命的新高精度测量结果。B0介子是一种由底反夸克和下夸克组成的强子，对其的研究有助于深入理解弱力介导的相互作用以及重夸克束缚态的动力学。

在过去几十年里，B介子(由一个底夸克和另一个夸克组成)一直是物理学家研究的热点。通过对B介子的研究，科学家们能够探索罕见且精确预测的现象，从而揭示自然界的基本规律。B0介子作为B介子的一种，其寿命的测量对于理解其衰变机制至关重要。

此次ATLAS合作组的研究基于LHC第2次运行(2015-2018)期间收集的质子-质子碰撞数据，总计达到了140逆飞靶(每逆飞靶对应约100万亿次质子-质子碰撞)的庞大数据集。研究人员通过寻找B0介子衰变成激发中性介子(K0)和J/ψ介子的过程，并对J/ψ介子衰变成一对μ子以及K0介子衰变成带电π介子和带电介子的过程进行深入研究，最终测量出B0介子的寿命为1.5053皮秒(1皮秒为万亿分之一秒)，统计不确定度为0.0012皮秒，系统不确定度为0.0035皮秒。这是迄今为止对B0介子寿命最精确的测量结果，与之前的测量结果相比有显著改进。

除了测量B0介子的寿命外，ATLAS团队还计算了其衰变宽度。衰变宽度是任何具有有限寿命的不稳定粒子的基本参数，与粒子的寿命成反比。经测量，B0介子的衰变宽度为0.664皮秒-1。

研究人员还将这一结果与之前对Bs0介子(由一个底夸克和一个奇夸克组成)衰变宽度的测量结果进行了比较。他们发现，衰变宽度的比率与1一致，这反映了B0介子和Bs0介子衰变宽度的接近性。这些结果与重夸克模型的预测相符，为进一步调整这些预测提供了宝贵的数据。

此次ATLAS合作组的高精度测量结果不仅增强了对标准模型中弱力介导衰变的理解，还为未来的理论发展提供了重要的数据支持。

将新的 ATLAS B0 寿命结果与之前的 ATLAS 结果以及 LHCb、CMS、D0、CDF、Belle II、BaBar 和 Belle 实验的结果进行比较。(图片：ATLAS/CERN)