近日，我校现代物理研究所罗涛青年研究员课题组在奇异超子半轻子衰变的实验研究方面取得重要进展，成果以“First measurement of the absolute branching fraction of Lambda -> p mu- anti-nu_mu”为题发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 127.121802 (2021)）上。该成果在国内大科学装置-北京谱仪(BESIII)实验完成。

粒子物理标准模型精确预言了基本粒子的属性和相互作用，并且得到了各种实验精确验证。但是，最近一些实验迹象暗示轻子普适性存在破坏的可能性。研究超子的半轻子衰变能够直接检验标准模型的轻子普适性假设，对于可能的新物理寻找具有重要科学意义。

根据国际权威的《粒子数据手册2021》(PDG2021)统计，此前实验上对于超子半轻子衰变的研究结果精度差且部分关键实验技术和实验方法都是基于四十年前的实验装置，结果相对粗糙。尤其是对于超子半轻子衰变过程Lambda -> p mu- anti-nu_mu，目前世界上最好的结果来自于50年前的打靶实验中拍到的约60万张气泡室照片中筛选得到了14个信号事例，给出了非常初步的相对分支比的间接测量。

利用BESIII上收集到的100亿优质的J/psi数据样本，罗涛课题组采用双标记方法同时标记正反Lambda超子对，结合粒子鉴别、顶点拟合、运动学拟合和反冲等多种实验分析手段，从100亿个对撞物理事例中成功分离出64±9个超子半轻衰变过程Lambda -> p mu- anti-nu_mu的信号事例（下图为实验中观测到的Lambda -> p mu- anti-nu_mu候选事例对应的最终拟合图），信号本底干净，首次测得该过程的绝对分支比，同时验证了标准模型的轻子普适性假设。 同时，对检验标量和张量耦合部分超出标准模型的可能贡献有重要意义。该研究工作在BESIII实验上开启了超子半轻子衰变研究的新方向。

我校现代物理研究所硕士研究生王顺和其导师罗涛青年研究员是该研究工作的主要作者。此研究受到复旦大学核物理与离子束应用教育部重点实验室、复旦大学“双一流”建设专项、国家自然科学基金委员会的资助。

实验中观测到的Lambda -> p mu- anti-nu_mu候选事例对应的最终拟合图

https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.127.121802

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DOI：10.1103/PhysRevLett.127.121802