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在国家自然科学基金项目(批准号:11935018、12192260、12221005、12225509、12235017)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,利用量子纠缠的Λ-反Λ超子体系,实现了最精确的Λ超子电偶极矩测量。相关成果以“Measurement of the Λ Electric Dipole Moment with an Entangled Baryon-Antibaryon System”为题,于2026年9月3日在线发表于《科学》 (Science)期刊。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx7334。
宇宙中正物质远多于反物质,是现代物理学尚未解决的基本问题之一,其成因可能涉及粒子物理标准模型之外新的电荷-宇称(CP)对称性破坏。具有自旋的粒子是否拥有电偶极矩是检验CP对称性并寻找新物理的重要途径。电子、中子、原子和分子等体系的高精度实验均未发现非零电偶极矩。超子寿命极短且难获得高极化度超子束流,其电偶极矩长期缺乏高精度实验检验,测量精度在40余年间未获得提升。
合作组发展了基于全角分布的新方法,利用BESIII实验采集的百亿量级的J/ψ事例,分析了量子纠缠Λ和反Λ超子对的产生和衰变信息,捕捉正反超子角分布中的微弱差异。将Λ超子电偶极矩的测量精度提升至10-19 e·cm量级,较美国费米实验室的测量结果提升了约三个数量级。研究未发现Λ超子电偶极矩显著偏离零,将该结果与中子电偶极矩实验限制相结合,可约束QCD真空角、奇异夸克电偶极矩等基本参数,收紧了新物理模型的参数空间。
该成果突破了传统测量手段,其量子纠缠测量方法可推广至Ξ、Ω等其他超子体系,有望推动整个超子家族电偶极矩的系统性精确测量。

图 纠缠超子-反超子体系电偶极矩测量示意图