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资助成果
我国学者在超子衰变实验研究方面取得进展
日期:2026-09-17
来源: 数学物理科学部
作者:李会红 孙素蓉
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  在国家自然科学基金项目(批准号:12375092、11935018、12192260、12221005)等资助下,北京谱仪III国际合作组依托北京正负电子对撞机,利用量子纠缠与极化信息研究重子半轻子衰变过程,为精确检验标准模型开辟了一条全新路径。相关成果以“通过极化和纠缠探索重子半轻子衰变(Exploring baryon semileptonic decays through polarization and entanglement)”为题,于2026年9月2日在线发表于《自然》(Nature)期刊。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10818-8。

  卡比博-小林-益川(CKM)矩阵描述不同种类夸克通过弱相互作用发生转变的强弱,其中矩阵元|Vus|对应奇异夸克向上夸克的转变,是检验三代夸克混合机制可靠性和CKM矩阵幺正性的关键参数。目前不同衰变过程对|Vus|的测量结果存在分歧,且与理论预言间呈现一定差异,亟需发展独立的交叉检验方法。Λ 超子的β衰变是测量|Vus|的理想途径之一(图)。

  合作组基于BESIII采集的百亿量级的J/ψ事例,利用正反超子产生时固有的量子纠缠特性,开发了一套独特的联合角分布多变量拟合方法。该方法将反Λ的产生、极化、量子纠缠和两侧衰变作为完整过程统一分析,重建了反中微子的运动学信息与Λ超子的初始极化信息,精确提取了|Vus|,测量精度达1.8%。首次测量了Λ超子β衰变的绝对分支比、弱电耦合参数以及反Λ的多个衰变参数,填补了领域内多项实验空白。

  该研究成果不仅验证了量子纠缠在高能物理实验中的关键作用,更展示了极化测量在精确检验方面的巨大潜力。该方法已拓展至BESIII后续的其他重子研究,将有望为下一代大科学装置发展提供重要支撑。