在未来电子-离子对撞机上利用高粒度零度量热器测量 $\Lambda^0\to n\pi^{0}$ 的可行性研究

未来电子-离子对撞机(Electron-Ion Collider, EIC)的关键测量，包括首次开展的K介子结构研究，需要在前向角度探测 $\Lambda^0$。我们提出了一项利用位于相互作用点约 35 m 处的高粒度零度量热器进行 $\Lambda^0 \to n\pi^0$ 测量的可行性研究。我们引入了一种方法，以应对识别能量为 $O(100)$ GeV 且产生 $O(10)$ m 位移顶点的 $\Lambda^0$ 这一前所未有的挑战。此外，我们提出了一种使用图神经网络的重建方法。我们发现，$\Lambda^0$ 的能量和角度分辨率与中子的相似，两者均满足 EIC Yellow Report 中概述的要求。进一步地，我们评估了在 $\Lambda^0$ 静止系中测量中子方向的性能，这反映了 $\Lambda^0$ 的自旋极化。我们估计，中性衰变道 $\Lambda^0 \to n\pi^0$ 将极大地扩展带电衰变道 $\Lambda^0 \to p\pi^-$ 的可测量能量范围，后者受限于小角度径迹探测器和加速器磁铁的位置。这项工作为 EIC 研究K介子结构和自旋现象铺平了道路。