DOI: https://doi.org/10.1103/dmv6-7gdv
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42503113
تاريخ النشر: 2026-06-09
المؤلف: R. Aaij وآخرون
الموضوع الرئيسي: الكروموديناميكا الكمومية وتفاعلات الجسيمات
نظرة عامة
تبلغ هذه القسم عن الملاحظة الأولى للباريون المزدوج الشحنة $\Xi^{++}_{cc}$، الذي تم التعرف عليه من خلال تحلله إلى الحالة النهائية $\Lambda_{c} K^{-} \pi^{+}$. حققت الملاحظة دلالة إحصائية تتجاوز سبع انحرافات معيارية، باستخدام بيانات تصادم البروتون-بروتون التي تم جمعها في عام 2024 بواسطة كاشف LHCb في المرحلة 3 عند طاقة مركز الكتلة تبلغ 13.6 TeV، مع إجمالي إضاءة متكاملة قدرها 6.9 fb$^{-1}$.
تم قياس كتلة الباريون $\Xi^{++}_{cc}$ لتكون $3619.97 \pm 0.83 \pm 0.26^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^{2}$، حيث تعكس الشكوك الإحصائية والنظامية وافتراضات العمر، على التوالي. يُقدّر العمر في نطاق 15-160 fs، مع قيمة أساسية تبلغ 45 fs. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد فرق الكتلة بين الباريونات $\Xi^{++}_{cc}$ و $\Xi^{+}_{cc}$ ليكون $-1.77 \pm 0.84 \pm 0.15^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^{2}$. يمثل هذا علامة بارزة كأول ملاحظة لجسيم جديد باستخدام كاشف LHCb في المرحلة 3.
نقاش
في هذا القسم، يبلغ المؤلفون عن ملاحظة هيكل ضيق في طيف الكتلة لـ $\Lambda_c^+ K^-\pi^+$، المستمد من بيانات تصادم البروتون-بروتون التي تم جمعها بواسطة كاشف LHCb خلال المرحلة 3 في عام 2024، عند طاقة مركز الكتلة تبلغ 13.6 TeV، مع إضاءة متكاملة قدرها 6.9 fb$^{-1}$. تم إجراء إعادة تحليل لبيانات المرحلة 2 (2016-2018) عند 13 TeV أيضًا، باستخدام تدفق بيانات جديد سمح بتخفيف متطلبات الزخم العرضي على الكاونو والبيون من تحلل $\Xi_{cc}^+$، مما حسّن عملية الاختيار من خلال تعزيز تحديد الجسيمات وتحديث تقديرات العمر لباريون $\Xi_{cc}^+$.
أسفرت التحليلات عن عائد إشارة قدره $304 \pm 80$ مع دلالة إحصائية قدرها $4\sigma$. تم تحديد كتلة $\Xi_{cc}^+$ لتكون $3620.8 \pm 2.2$ MeV/c$^2$، متوافقة مع الكتلة التي تم الحصول عليها من بيانات 2024، $3619.97 \pm 0.83 \pm 0.26^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^2$. تسهم النتائج في فهم حالات الباريونات الثقيلة وتؤكد على المنهجيات المستخدمة في التحليل، بما في ذلك إجراءات الملاءمة وتعديلات دقة الكتلة بناءً على بيانات المحاكاة.
DOI: https://doi.org/10.1103/dmv6-7gdv
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42503113
Publication Date: 2026-06-09
Author(s): R. Aaij et al.
Primary Topic: Quantum Chromodynamics and Particle Interactions
Overview
This section reports the first observation of the doubly charmed baryon $\Xi^{++}_{cc}$, identified through its decay into the final state $\Lambda_{c} K^{-} \pi^{+}$. The observation achieved a statistical significance exceeding seven standard deviations, utilizing proton-proton collision data collected in 2024 by the LHCb Run 3 detector at a center-of-mass energy of 13.6 TeV, with a total integrated luminosity of 6.9 fb$^{-1}$.
The mass of the $\Xi^{++}_{cc}$ baryon is measured to be $3619.97 \pm 0.83 \pm 0.26^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^{2}$, where the uncertainties reflect statistical, systematic, and lifetime assumptions, respectively. The lifetime is estimated to be in the range of 15-160 fs, with a baseline value of 45 fs. Additionally, the mass difference between the $\Xi^{++}_{cc}$ and $\Xi^{+}_{cc}$ baryons is determined to be $-1.77 \pm 0.84 \pm 0.15^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^{2}$. This marks a significant milestone as the first observation of a new particle using the LHCb Run 3 detector.
Discussion
In this section, the authors report the observation of a narrow structure in the mass spectrum of $\Lambda_c^+ K^-\pi^+$, derived from proton-proton collision data collected by the LHCb detector during its Run 3 in 2024, at a center-of-mass energy of 13.6 TeV, with an integrated luminosity of 6.9 fb$^{-1}$. A reanalysis of the Run 2 data (2016-2018) at 13 TeV was also conducted, utilizing a new data stream that allowed for relaxed transverse momentum requirements on the kaon and pion from the $\Xi_{cc}^+$ decay, improving the selection process through enhanced particle identification and updated lifetime estimates for the $\Xi_{cc}^+$ baryon.
The analysis yielded a signal yield of $304 \pm 80$ with a statistical significance of $4\sigma$. The mass of the $\Xi_{cc}^+$ was determined to be $3620.8 \pm 2.2$ MeV/c$^2$, consistent with the mass obtained from the 2024 data, $3619.97 \pm 0.83 \pm 0.26^{+1.90}_{-1.30}$ MeV/c$^2$. The findings contribute to the understanding of heavy baryon states and validate the methodologies employed in the analysis, including the fit procedures and mass resolution adjustments based on simulation data.