中国科大团队精确测量正负电子湮没中的R值

2022-02-17 来源:科技日报

        15日,记者从中国科学技术大学获悉,该校物理学院黄光顺教授、鄢文标副教授带领的中国科大北京谱仪(BESⅢ)R值研究团队与国内外其他团队合作,利用连续能区2.23—3.67GeV正负电子对撞数据,以优于3%的精度测量了R值。研究成果日前在线发表在《物理评论快报》上。

        R值是正负电子湮没产生强子与一对正负缪子的领头阶截面的比值,是粒子物理学中最重要的物理量之一。精确的R值数据对缪子反常磁矩的理论计算具有重要意义。最新的缪子反常磁矩的实验测量值和理论计算值的差别达到约4.2倍标准偏差,暗示着新物理的存在,因而成为当前粒子物理的热点话题。由于微扰量子色动力学在小于5GeV低能区的不适用性,实验测量是获取高精度R值的唯一途径。因此,R值测量对缪子反常磁矩相关新物理机制的研究具有重要意义。

        研究团队为可靠地估计R值的主要系统误差,在充分完善现有单举强子事例模拟模型的基础上,创造性地提出并实现了充分利用已知遍举过程的强子事例混合产生器。经过多轮迭代和完善,这两种强子模型均能重现正负电子湮没产生强子的复杂物理过程,与实验数据符合得很好。正是由于这些艰苦细致的工作,R值测量的精度最终在3.1GeV以下好于2.6%、在3.1GeV以上好于3.0%。

        据介绍,R值测量属于高精度研究,每一步微小的改进都需要艰巨的努力和付出,因而从首次取数到结果发表历经十年之久。20年前中国科大赵政国院士领导上一代北京谱仪BESⅡ完成R值测量,把当时的精度提高了一倍左右。此次BESⅢ的R值测量,再次把精度提高了一倍左右,为粒子物理提供了精确的基础数据。


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