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物理评论快报》发表我校LHCb团队新成果:首次在稀有半轻衰变中测量时间依赖CP破坏
发布时间: 2026-06-23    点击数:

近日,华中师范大学粒子物理研究所谢跃红教授课题组和河南师范大学合作,利用欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的LHCb实验数据,首次在罕见的味改变中性流衰变B°>Ku中测量了B°介子和反粒子B的衰变率差异随时间的演化,观测到时间依赖电荷宇称(CP)破坏迹象。该成果于2026年6月12日作为编辑推荐文章发表在国际顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

《物理评论快报》对论文的推荐:底夸克衰变成奇异夸克和一对轻子的过程中首次显示出时间依赖CP破坏迹象

CP破坏是解释宇宙中正反物质不对称性的关键,也是粒子物理领域的核心前沿课题之一。谢跃红教授带领华中师范大学LHCb团队长期聚焦CP破坏研究,在B介子CP破坏的精确测量和重子CP破坏的发现等方面取得了一系列重要成果,多次发表于《物理评论快报》《自然》等顶级期刊,奠定了华师团队在该领域的国际地位。然而,此前的研究多集中于末态为纯强子的衰变过程,其理论计算受强相互作用影响较大,标准模型预言存在一定的不确定性,给标准模型的精确检验带来挑战。

针对这一难题,研究团队另辟蹊径,聚焦于理论上更为干净且对超标准模型新现象高度:敏感的稀有半轻衰变BKu,首次将时间依赖CP破坏的研究方法应用于该过程。与纯强子末态不同,稀有半轻衰变的末态包含不参与强相互作用的轻子对uu,末态的强子数:量较少意味着强相互作用效应易于控制,因此标准模型可以给出精确的理论预言。这使得该类过程成为探测新物理的理想探针:一旦实验测量结果与标准模型预言出现显著偏离,就可能是存在标准模型以外的新粒子或新相互作用的确凿证据。值得关注的是,此前LHCb实验已在多个稀有半轻过程的分支比和角分布测量中观察到若干与标准模型理论不一致的反常迹象。然而,时间依赖CP破坏作为独立的新探针,此前从未在此类过程中测量过。本研究首次在BOKduu衰变中完成时间依赖CP破坏测量,填补了这一空白。

该研究利用LHCb实验在2011-2018年间采集的质子-质子对撞数据,通过分析B°-B°振荡导致的时间依赖CP不对称性,测量得到了两个关键的CP破坏参数:

C=-0.13±0.32+0.04,S=+0.82+0.29 + 0.05.

测量结果与标准模型理论预言一致。本工作的真正意义在于证明此类测量在实验上是可行的,为后续利用更大数据样本以更高精度寻找新物理信号铺平了道路。

随着LHCb实验在2022年开始的第三运行期及未来阶段积累更多数据,本测量将有望达到更高的精度,为探索超出标准模型的新物理提供关键线索。华中师范大学团队将继续在稀有半轻衰变CP破坏这一新赛道上持续深耕。

该成果由河南师范大学李可陈与华中师范大学谢跃红、尹航、张冬亮、周晓康等人合作完成。华中师范大学的研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划项目的资助。


论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/nnt3-nyds