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JF
J. Fu
Author with expertise in Particle Physics and High-Energy Collider Experiments
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Observation of a rare beta decay of the charmed baryon with a Graph Neural Network

M. Ablikim et al.Jan 15, 2025
The beta decay of the lightest charmed baryon Λc+ provides unique insights into the fundamental mechanism of strong and electro-weak interactions, serving as a testbed for investigating non-perturbative quantum chromodynamics and constraining the Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrix parameters. This article presents the first observation of the Cabibbo-suppressed decay Λc+ne+νe , utilizing 4.5 fb−1 of electron-positron annihilation data collected with the BESIII detector. A novel Graph Neural Network based technique effectively separates signals from dominant backgrounds, notably Λc+Λe+νe , achieving a statistical significance exceeding 10σ. The absolute branching fraction is measured to be (3.57 ± 0.34stat. ± 0.14syst.) × 10−3. For the first time, the CKM matrix element |Vcd| is extracted via a charmed baryon decay as 0.208±0.011exp.±0.007LQCD±0.001τΛc+ . This work highlights a new approach to further understand fundamental interactions in the charmed baryon sector, and showcases the power of modern machine learning techniques in experimental high-energy physics. The semileptonic decay channels of the Λc baryon can give important insights into weak interaction, but decay into a neutron, positron and electron neutrino has not been reported so far, due to difficulties in the final products' identification. Here, the BESIII Collaboration reports its observation in e+e- collision data, exploiting machine-learning-based identification techniques.
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Comprehensive Analysis of the Annulus Pressure Buildup in Wells with Sustained Gas Leakage Below the Liquid Level

Siqi Yang et al.Nov 22, 2024
During the process of natural gas development, sustained casing pressure (SCP) frequently occurs within the annulus of the gas wells; we specifically referred to the “A” annular space located between the tubing and the production casing in this paper. SCP in an annulus poses a paramount safety challenge, universally acknowledged as a significant threat to gas field development and production, jeopardizing well integrity, personnel safety, and environmental protection. There are multiple factors that contribute to this issue. Due to the multitude of factors contributing to SCP in an annulus and the unclear mechanisms underlying the pressure buildup in wells, an early assessment of downhole leakage risks remains challenging. Hence, this study focused on a comprehensive analysis of the SCP in the annulus of gas wells. A detailed experimental study on the pressure buildup in an annulus due to tubing leakage below the liquid level was conducted, and the variation patterns of the annulus pressure under various leakage conditions were explored. The findings indicated that the equilibrium attainment time of annulus pressure at the wellhead subsequent to tubing leakage decreases with the increase in the pressure difference between the tubing and the casing, the liquid level height, the leakage orifice diameter, and the quantity, while it increases with the increase in the leakage position and gas temperature. According to the theory of gas fluid dynamics, a predictive model of the annulus pressure buildup with sustained gas leakage below the liquid level was proposed, which was well-validated against experimental results, achieving a model accuracy of over 95%. This study provided a theoretical framework for diagnosing SCP in the annulus of gas wells and developing mitigation strategies, thereby contributing to the advancement of the research field and ensuring the safety of industrial operations.