为何能处在领跑位置?——首次探测到双粲重子背后的故事
作者:党波涛编辑:曹世生
发布日期 2018-03-02 14:28:50

争分夺秒

尹航说,当时正值2017年春节来临,LHCb中国组所有教师、部分博士后与研究生都放下了手头现有的工作,牺牲了与家人团聚的宝贵时间,全力以赴投入这项工作,整个春节期间大家只休息了三天。就这样,由清华大学、华中师范大学、中国科学院大学、武汉大学共四家单位组成的团队在中国理论学家的帮助下,率先在LHCb国际合作实验对的几个黄金衰变道进行了搜寻,从而在这场争分夺秒的竞赛中占领了先机,最终在衰变道发现了显著的信号。

 

尹航副教授

当时作为华师博士后、现任湖南大学助理教授的俞洁晟说:“LHCb中国组在发现中与国外单位存在着激烈的竞争。从2016年12月份有寻找粒子的新想法开始,中国组即使在春节也处于战备状态,每周日晚上开会,周末基本不休息,为的就是确保能在周一的国际组会上跟国外单位在研究进度上拥有竞争力。我印象中1-3月份的周一国际组会上最开始有国外成员十多位参加讨论和报告进展,但是到3月底以后这十多位国外成员相继退出竞争,最后只有一到两名国外成员继续参加讨论,但没有了进展报告。让我体会到中国人团结和努力的巨大力量,也体现了中国科研力量的提升,在国际合作中做出了卓越的成绩。”

徐梦琳是2017春节期间接到这项科研任务,随后便在谢跃红老师和尹航老师的指导下与俞洁晟博士一起参与到这次双粲重子的寻找。她说,整个中国组早早就进入了工作状态,尤其是各位老师大年三十的晚上都还在工作和讨论问题。说实话,最开始大家对于能否发现还有些疑惑,因为,在之前FOCUS实验、BaBar实验和Belle实验以及LHCb实验都曾对其进行过寻找,但没有找到。中国理论物理学家在此时给予了我们非常大的帮助和指导。在他们的帮助下,我们集中精力对最有可能发现的黄金衰变道进行了探索和研究,这使得我们在国际合作组内具有强大的竞争力。理论和实验的结合是此次发现的一大特色,这种合作模式也得到了合作组的一致好评,可以说这次发现提升了中国粒子物理的国际地位。

“从2017年初启动这项搜寻,到2017年7月最终结果正式公布,我们LHCb中国组作为一个整体主导了双粲重子的发现,并且一直处于领跑位置,从未给竞争者任何机会”,谢跃红说。

双粲重子由于含有两个较重的粲夸克,在强子对撞机上产生的几率非常小,其寻找很具挑战性。为了能够把双粲重子信号从海量的“噪声”中挑选出来,需要经过在线实时判选、离线粗选和离线精选三个阶段。其中离线精选是特别关键的一步,为此华师LHCb组做了大量的工作。

尹航介绍,在粗选之后,仍然有上百万的事例,其中信号非常稀少。为了进一步压低噪声、筛选出信号,我们使用了多变量神经元网络的分析方法,借助最新人工智能技术来帮助实现大海捞针。最终,华师团队和中国组一起,在海量的数据里找到了约330个信号,这意味着一个新粒子的发现。在此基础上,我们通过对其质量的精确测量和寿命的初步估计,进一步确认这就是盼望已久的粒子。从而在人类历史上首次探测到了含有两个重夸克的重子。


华师LHCb组成员俞洁晟(左)、徐梦琳(右)

 

 

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