近日，BESIII實驗在超子弱輻射衰變研究領域取得重要研究進展。利用量子關聯的正反超子對，首次精確測量了Ξ0→Λγ衰變過程，并確定了其衰變不對稱參數，為檢驗CP對稱性提供了新的實驗依據。相關研究成果已發(fā)表于Science Bulletin雜志[Sci.Bull. 70 (2025) 454-459]。
超子的輻射衰變過程涉及強、弱、電磁三種基本相互作用的交織，是探索基本物理規(guī)律的重要窗口。1964年，理論物理學家Yasuo Hara基于SU(3)對稱性提出了超子輻射衰變的理論解釋，然而實驗觀測結果卻與其預言存在顯著差異。此后，雖然理論物理學家提出多種理論模型，但至今仍未獲得令人滿意的理論框架。這不僅表明超子輻射衰變領域仍蘊藏著諸多未解之謎，同時也暗示著這一過程可能成為探索新物理的敏感探針。
然而，超子輻射衰變的實驗研究面臨著巨大挑戰(zhàn)。與超子衰變到強子末態(tài)相比，輻射衰變的分寬度低三個數量級，屬于稀有過程。BESIII實驗創(chuàng)新性地利用100億J/ψ衰變產生的量子關聯正反超子對，開發(fā)了獨特的雙道標記方法，成功在海量對撞事例中精確識別Ξ0→Λγ衰變過程，并首次測量了其絕對衰變分寬度。得益于對撞機上末態(tài)粒子自旋糾纏信息的利用和精確的角分布分析，實驗的單事例靈敏度達到固定靶實驗的100倍以上。BESIII實驗以高精度測量了衰變不對稱參數，在10-2的精度范圍內檢驗了CP對稱性。雖未觀測到顯著的CP破缺效應，但為相關理論研究提供了重要實驗依據。
近年來，BESIII實驗在超子輻射衰變研究領域取得了一系列突破性進展。團隊先后完成了Λ→nγ和Σ+→pγ衰變過程的世界最高精度測量，相關成果分別發(fā)表于Phys. Rev. Lett. 130, 211901 (2023)和Phys. Rev. Lett. 129, 212002 (2022)。這些研究成果充分展現了BESIII實驗在超子輻射衰變研究中的獨特優(yōu)勢和巨大潛力。超子輻射衰變過程猶如微觀世界中的三重奏，其復雜而豐富的物理內涵正等待著科學家們進一步探索和揭示。隨著實驗精度的不斷提升和理論研究的深入，這一領域有望成為理解基本粒子相互作用的新窗口。?
上述研究由高能所平榮剛團隊、中科大周小蓉團隊和瑞典烏普薩拉大學的研究團隊共同完成。該工作得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等資助。
圖：（a）BESIII 實驗對Ξ0→Λγ過程衰變不對稱參數及分支比的測量結果與各理論預言的對比。（b）介子和重子弱輻射衰變中?CP 不對稱性測量結果的總結。
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