近日，南华大学核科学技术学院郑波教授团队的青年教师吴潇博士，在粲介子半轻衰变的实验研究中取得重要进展，研究成果以“Observation of the Singly Cabibbo Suppressed Decay D^0→b1(1235)^－e^+ nu_eand evidence forD^+→b1(1235)^0 e^+ nu_e”为题发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 136, 021801 (2026)上。该成果基于中科院高能所北京正负电子对撞机上的的北京谱仪III(BESIII)探测器获取的实验数据完成。

粲介子半轻衰变是研究标准模型弱相互作用和非微扰强相互作用的理想平台，而卡比玻压低的粲介子半轻衰变，更是检验标准模型、探索新物理的重要窗口。与已在理论与实验上较为成熟的卡比玻允许过程相比，卡比玻压低的粲介子半轻衰变研究仍十分不足。这类衰变由c→d e^+ nu_e主导，预期将以基态赝标介子或矢量介子为主；受相空间限制，较重末态通常不易产生。最有希望被产生的是P波轴矢量介子b1(1235)，可通过D→b1(1235) e^+ nu_e生成。b1(1235)最早由HBC合作组于1963年观测。长期以来，理论与实验界普遍认为ωπ是b1(1235)的主导衰变道，但这一观点尚缺乏直接的实验验证。

研究团队利用BESIII探测器在质心系能量为3.773GeV采集的积分亮度为7.93fb-1的数据，通过b1(1235)→ωπ衰变过程，首次观测到D^0介子到轴矢量介子b1(1235)的单卡比玻压低半轻衰变过程：D^0→b1(1235)^－e^+ nu_e，同时首次发现D^+→b1(1235)^0 e^+ nu_e的迹象，信号显著性分别为5.2σ和3.1σ。测量到的联合分支比间接验证了ωπ末态是轴矢量b1(1235)介子的主要衰变模式，帮助排除了部分强相互作用理论模型的计算，为研究b1(1235)的内部结构提供了关键的实验支撑。同时，在D介子半轻衰变中首次观测到b1(1235)介子，为实验研究b1(1235)的物理性质开辟了新的途径。

实验中观测到D^+/0→b1(1235)^0/－e^+ nu_e候选事例对应的拟合图

北京谱仪III（BESIII）是坐落于北京正负电子对撞机II（BEPCII）上的多功能探测器。北京正负电子对撞机及北京谱仪最早由李政道教授提议建造，并在1984年由邓小平同志亲自奠基，历经两次重大升级改造。如今，BESIII实验已成为全球陶-粲能区高精度物理研究的标杆，在粲夸克物理领域稳居世界前列。目前，BESIII国际合作组有来自16个国家的93个成员单位700多名成员参与其中。成员单位包括中国科学院高能物理研究所、北京大学、清华大学、中国科学院大学、中国科学技术大学、山东大学、复旦大学、上海交通大学等国内大学/研究所， 德国亥姆霍兹研究所、德国美因茨大学、瑞典乌普萨拉大学、英国牛津大学、美国卡内基梅隆大学、韩国首尔大学等国外大学/研究所等。南华大学于2011年组建高能物理实验团队并加入BESIII国际合作组，团队多名核心成员先后担任合作组物理协调人、新物理组召集人等关键职务，多年来在实验数据物理分析、软硬件开发、公共服务等方面作出重要贡献。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/4c4g-31zx

文章DOI:https://doi.org/10.1103/4c4g-31zx