孙亮课题组在粲物理实验研究上取得新进展

发布时间：2024-09-30 16:15 来源：物理科学与技术学院阅读:

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新闻网讯（通讯员物轩）近日，物理学顶级学术期刊《物理评论快报》在线发表了武汉大学物理科学与技术学院孙亮课题组在粲物理实验研究上取得的重要进展，论文题为“Search for Rare Decays of Ds+to Final States π+e+e-, ρ+e+e-, π+π0e+e-, K+π0e+e-, and KS0π+e+e-”。该成果首次对奇异粲介子到正负电子对末态的四体衰变进行了研究，并找到了Ds+→ ρ+ϕ(→e+e-)衰变的迹象。

按照高能物理学界的惯例，该论文由北京谱仪III合作组全体成员依作者姓氏英文字母顺序共同署名。物理科学与技术学院孙亮教授团队的博士后姜候兵、本科生黄志园和刘雪吟为论文实质贡献者，主导完成了论文相关研究工作；姜候兵是论文的实际通讯作者，负责了论文撰写及投稿工作；主要贡献者还包括物理科学与技术学院副教授蔡浩。该项工作同时也被北京谱仪III国际合作组在主页予以高亮报道。

寻找超出标准模型的新物理是当前粒子物理领域的一个至关重要的问题。通过重味强子到双轻子末态的味改变中性流过程可以对新物理进行间接寻找，相比直接寻找能够侦测到更高的能标。孙亮课题组利用北京谱仪III实验在粲阈值附近（正负电子对撞质心能量在4.128-4.226 GeV区间)采集到的积分亮度为7.33 fb-1的实验数据，对奇异粲介子到包含正负电子对（e+e-）的一系列四体衰变道进行了首次寻找，填补了相关实验研究的空白。在e+e-不变质量为0.98-1.04 GeV区间（ϕ介子质量附近），本工作给出了Ds+→π+ϕ(→e+e-)和Ds+→ ρ+ϕ(→e+e-) 两个过程的分支比，精度均在10-6量级，分别为世界最高精度和首次测量。

通过拟合北京谱仪III实验数据分别提取了38.2+7.8-6.8个Ds+→π+ϕ(→e+e-)信号和37.8+10.3-9.6个Ds+→ ρ+ϕ(→e+e-)信号。本工作还对Ds+→π+π0e+e-, Ds+→K+π0e+e-, Ds+→KS0π+e+e-等衰变的分支比首次给出了上限，均在10-5量级。本工作加深了我们对粲介子到双轻子末态长程贡献的理解，并且可以用来检验与c → u l+l-和Ds+→V γ 过程相关的理论计算。