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兰大李培荣团队首次测量粲重子纯W玻色子交换过程的李杨参数

2024-01-23 22:05

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

近日，稀有同位素前沿科学中心李培荣教授带领团队深入研究北京谱仪III实验粲重子阈值数据，首次测量到弱衰变李杨参数。相关成果于2024年1月17日发表在《物理评论快报》 (《Physical Review Letters》)上，团队博士生王泓鉴在李培荣教授的指导下主导完成了上述物理分析工作。

在微观层次，夸克通过强相互作用力束缚形成强子。质子和中子是众多强子中大家最熟悉的，属于由三个夸克组成的一类强子——重子。三个夸克中如果包含至少一个粲夸克的重子被称为粲重子。研究粲重子弱衰变对于理解和检验粒子物理标准模型中的基本相互作用动力学性质至关重要。

1957年李政道和杨振宁共同提出李杨参数来描述重子弱衰变的宇称不对称度，可以反映宇称破坏和宇称守恒过程中的动力学机制。目前实验上粲重子弱衰变李杨参数的相关研究很少，是研究粲重子衰变动力学的瓶颈。是一类仅能通过W玻色子交换过程发生的粲重子弱衰变过程，可以为我们研究粲重子内部动力学行为以及重子的电荷宇称（CP）破坏提供独特的机会。

2018年，团队首次测量了绝对衰变分支比，引发了理论家的关注和热议，促进了理论方法的发展。然而，这些方法模型给出的理论计算结果依然存在着差别和争议。尤其是在对过程衰变李杨参数的预言方面分歧很大，亟需实验进行相关测量以澄清。

不同理论预测的李杨参数和衰变分支比的结果同本实验测量的对比图

团队分析了北京谱仪III实验上正负电子湮灭产生的80余万对事例，对四级级联反应过程进行七维角分布分析，首次测量了上述过程的李杨参数以及衰变过程中宇称破坏过程和宇称守恒过程振幅模的大小和它们之间的相位差值。其中α的测量结果与零相符，排除了近年来诸多理论模型的计算结果（如图所示），澄清了三十余年来存在的理论计算分歧。为理论模型重新考察粲重子衰变中的动力学机制提供了关键信息，进而推动粒子物理标准模型中强相互作用力性质的相关研究。

上述工作得到了国家自然科学基金委重点项目，科技部重点研发计划，兰州大学中央高校基本科研业务费优秀青年支持计划的大力支持。