利用 $N\pi$ 散射的重子衰变 CP 破坏

存在一个长期未解的谜题：重子系统中的 CP 破坏（CPV）从未在实验中得到确证，而介子的 CPV 在几十年前就被观测到了。在本文中，我们提出重子衰变的 CPV 可以通过核子和介子再散射至某些末态来产生，即 $N\pi\to N\pi$ 或 $N\pi\pi$。得益于丰富的 $N\pi$ 散射数据，我们可以利用 $N\pi$ 散射的分波振幅，以模型无关的方式分析 $b$ 重子衰变的强相位。这避免了最困难的非微扰动力学问题，在对衰变动力学有相对可靠理解的情况下，为预测重子衰变的 CPV 提供了巨大优势。我们研究了 $\Lambda_b^0\to (p\pi^+\pi^-)h^-$ 和 $(p\pi^0)h^-$（其中 $h=\pi$ 或 $K$）的过程。研究发现，在 $N\pi$ 散射的不变质量区域中，上述过程的全局 CPV 处于百分之几的数量级。更重要的是，Dalitz 图某些区域中的局部 CPV 可以达到 $10\%$ 的数量级，甚至更大。考虑到预测结果和实验数据样本，我们强烈建议测量 $\Lambda_b^0\to (p\pi^+\pi^-)K^-$ 的 CPV，这极有可能实现重子系统中 CPV 的首次观测。