华大在线讯(通讯员 王棣)近日,我校物理科学与技术学院粒子物理实验团队在重味物理研究领域取得重要进展。团队主导完成的研究成果《稀有重子末态衰变
的首次观测及其弱衰变参数的测量》于2月6日在国际顶级物理学期刊《物理评论快报》发表。该研究成功观测到一种极为罕见的底介子衰变模式,并精确测量了其衰变动力学参数,为检验粒子物理标准模型、探索超出标准模型的新物理机制提供了关键实验依据。
底介子B+是一类含重夸克的短寿命粒子,其衰变过程是探索自然界基本相互作用的重要窗口。该研究聚焦于
衰变,此过程发生概率极低、对理论模型高度敏感,被视为检验标准模型、寻找新物理信号的关键探针之一。依托欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的LHCb实验装置,华中师大团队利用2016至2018年采集的高能质子对撞数据,系统开展了对该衰变模式的搜寻与分析。借助先进粒子识别和大数据处理手段,团队从海量数据中提取出清晰的信号,首次以超过7倍标准差的统计显著性确认了该过程的存在,并精确测定其分支比为(1.24±0.17±0.05±0.03)×10−7,与粒子物理标准模型理论预测相符。基于进一步的角度分析,团队提取了描述衰变过程中宇称破坏的弱衰变参数
,该值接近理论极限,表明衰变过程中S波与P波振幅存在强烈干涉。这一发现为理解该类衰变中电荷宇称对称性破坏可能的抑制机制提供了新线索,同时也为通过稀有衰变途径探索新物理效应奠定了重要实验基础。

本研究由华中师范大学谢跃红教授指导,博士研究生王淦蓉完成主要数据分析并担任论文通讯作者。湖南大学俞洁晟副教授对该研究亦作出了重要贡献。研究工作得到国家自然科学基金重点项目支持。论文由LHCb合作组全体成员共同署名,遵循高能物理领域国际惯例,论文作者按姓氏字母排序。
LHCb实验是由来自全球27个国家、108个科研单位的超过1800名研究人员共同参与的高能物理重大国际合作实验。近年来,由谢跃红教授、尹航教授、张冬亮副教授、周晓康副教授、陈凯教授以及研究生组成的华中师范大学团队,在LHCb探测器运行维护和物理分析等前沿方向,深入开展实验研究,并积极参与下一代探测器升级工作,为推动高能物理发展持续作出贡献。
论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/fj4q-t8jg
(审读人:赵蕴杰)