兰州大学粒子物理研究团队在粲重子CP不对称性研究中取得重要进展

近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心粒子物理研究团队依托北京谱仪III实验，在粲重子的单举衰变研究中取得重要进展。相关成果以“Precision Studies and Searches for CP Asymmetries in the Inclusive Decay ”为题发表于国际物理学期刊《Physical Review Letters》。兰州大学核科学与技术学院博士研究生王英豪在肖栋教授、李培荣教授的指导下，主导开展并完成了上述物理分析工作。于福升教授对该工作的开展提供了关键理论指导。

图1 单举衰变示意图。

宇宙中物质与反物质的不对称性是现代粒子物理学的核心问题之一。CP破坏是解释这种不对称的核心必要条件，然而标准模型中的已知CP破坏不足以给出完整解释。与介子体系相比，重子尤其是粲重子中的CP破坏研究仍非常有限，迄今尚未发现粲重子CP破坏的实验证据。是最轻的粲重子，其三夸克结构使弱衰变呈现比介子更丰富的动力学特征，因此为研究重子弱衰变以及搜寻可能超出标准模型预期的 CP 破坏提供了重要实验平台。

图2 (左)和 (右)衰变中的角分布。

本研究以粲重子的单举衰变过程为研究对象，不限定伴随末态X的具体组成，而是对所有含Λ的允许末态整体考量，从全局角度研究的衰变性质。团队利用BESIII在4.600 - 4.699 GeV质心能量范围内采集的4.5 fb^-1数据，首次测量了该单举衰变中产生的 Λ 超子的纵向极化，并对极化相关的 CP 不对称观测量进行检验；同时对的绝对分支比进行了高精度测量，精度较此前BESIII结果提升了4倍。为寻找尚未被实验观测的含Λ衰变模式提供了清晰约束。研究从单举衰变分支比和极化两个维度寻找CP破坏，检验了不同遍举衰变道综合后的净CP不对称度，目前精度下尚未观察到显著的CP破坏信号。上述结果为理解粲重子弱衰变动力学、检验标准模型以及未来更高灵敏度的重子CP破坏寻找提供了新的实验信息。

上述工作得到国家自然科学基金青年科学基金项目(B类、C类)、重点项目、科技部国家重点研发计划、兰州大学中央高校基本科研业务费等项目支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/cxm9-mr48

【新闻背景】

北京谱仪III（BESIII）是运行在北京正负电子对撞机（BEPCII）上的大型粒子物理探测器，其国际合作者由来自15个国家约96个研究机构的约700名科学家组成。实验聚焦陶-粲能区的精密物理研究，在强子谱学、粲物理、陶物理和新物理寻找等领域取得了一系列世界领先成果。北京正负电子对撞机加速器运行维护团队在数据采集中的稳定运行，以及北京谱仪 III 离线软件团队和高能物理研究所计算中心在数据处理与分析中的高效支持，为本研究提供了坚实保障。2009 年，兰州大学正式加入北京谱仪 III 国际合作组。按照国际高能物理实验惯例，合作组论文由全体成员署名，按作者姓氏的英文字母顺序排序，次序不表明贡献大小。