我校LHCb团队在电荷宇称对称性破缺和电弱玻色子性质研究中取得新进展-华大在线

我校LHCb团队在电荷宇称对称性破缺和电弱玻色子性质研究中取得新进展

作者：王棣编辑：郝日虹

发布日期 2023-10-26 10:40:02

华大在线讯（通讯员王棣）近期，我校LHCb团队在电荷宇称（CP）对称性破缺和电弱玻色子性质领域取得了一系列重要进展，多篇论文发表在《物理评论快报》、《高能物理杂志》和《中国物理C》等期刊。

CP对称性破缺的研究对理解正物质宇宙的形成至关重要，是粒子物理的最前沿领域之一。我校团队和CERN、爱丁堡大学、中国科学院大学、北京大学等单位的研究者合作，分析了LHCb实验在第二运行期（2015-2018年）采集的数据，精确测量了底介子的两类衰变过程的CP对称性破缺参数。

一方面，以探索B介子圈图衰变中的新粒子贡献为目标，显著提升了Bs→phiphi过程CP破缺相位角的测量精度（图1），《欧洲核子研究中心信报》（CERNCourier）杂志曾在2023年的5-6期对该成果进行了介绍。正式论文于2023年10月23日在线发表在国际权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters），谢跃红教授指导的博士研究生李可陈完成了主要数据分析工作并撰写和提交了论文。另一方面，以寻找Bs介子混合中的新物理效应为目标,更新了Bs→J/psi phi过程CP破缺相位角的测量结果，使LHCb实验保持该参数的世界最高精度，相关论文已投稿《物理评论快报》。以上高精度测量结果与粒子物理标准模型的理论预期符合，对标准模型的扩展作出了严格限制。

谢跃红教授长期专注于CP对称性破缺的研究，在以上课题研究中发挥了重要领导作用，先后担任LHCb实验相关物理工作组召集人、LHCb国际合作组文章编辑委员会（EditorialBoard）成员等职务，并应邀于2023年7月17-21日在澳大利亚墨尔本举行的第31届“国际高能物理轻子、光子学术会议”上作了题为“重味粒子衰变中的CP对称性破缺”（CPviolationin heavy-flavour decays）的主旨报告。该系列会议每两年举行一次，是当年度高能物理领域最重要的国际学术盛会。

图1.LHCb实验对Bs→phiphi过程CP破缺相位角测量结果的演变，标记Run2的结果为此次基于二期运行数据得到的结果，标记Run1+Run2的为一期与二期测量结果的平均值。

周晓康副教授在LHCb实验主导完成一项研究，首次发现了B0介子衰变到反D(*)0介子与phi介子的证据（图2），并更新了Bs介子到相同末态的衰变分支比，这些衰变过程能为测量CKM相角gamma提供新的途径，有助于进一步检验标准模型的CP对称性破缺机制。相关论文已被《高能物理杂志》（JournalofHighEnergyPhysics）正式接收，即将发表。

图2.D0phi不变质量谱，在5370和5280MeV处分别可见Bs衰变信号和B0衰变的迹象

在重点研究CP对称性破缺的同时，华师LHCb团队在电弱物理方向也做出了很有特色的工作，2022年3月曾在《物理评论快报》发表了前向区域Z→mu+mu-过程的首个角度分析结果（见华大在线2022年8月30日报道），尹航教授目前担任LHCb实验的电弱物理工作组召集人。近期尹航教授指导博士研究生韩群东完成了一项W和Z玻色子稀有衰变的研究，取得了W→Dsgamma衰变分支比的最严格上限，并首次完成了味改变中性流过程Z→D0gamma的实验寻找。该结果发表在《中国物理C》杂志（ChinesePhysicsC）。此外，本科生王禹昊在尹航教授和张冬亮副教授指导下主导完成的5.02TeV对撞能量下Z玻色子的产生截面测量也已经投稿《高能物理杂志》。这将是LHCb国际合作实验自开始以来屈指可数的由本科生主导完成的科学论文之一。

LHCb团队的工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”专项、华中师范大学科技领军人才团队项目和桂子学者计划等项目的支持。

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