罗涛课题组再次发现新的粲介子半轻衰变过程

近日，复旦大学现代物理研究所罗涛课题组与中科院高能所的马海龙研究员合作，在粲介子半轻衰变的实验研究中取得重要进展：发现了新的粲介子卡比玻压低半轻衰变过程，研究成果以“Observation of the Singly Cabibbo Suppressed Decay D⁰→b₁(1235)^-e⁺v_e and evidence for D⁺→b₁(1235)⁰e⁺v_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北京谱仪III(BESIII)国际合作组获取的实验数据完成; 这也是罗涛课题组自2025年1月份以来发表的关于粲介子半轻衰变系列文章中的第三篇，前两篇见：Phys. Rev. Lett. 134, 011803 (2025)和Phys. Rev. Lett. 134, 111801 (2025)，均被合作组选为亮点工作。

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。研究团队利用BESIII探测器在质心能量为3.773GeV处采集的积分亮度为7.93 fb^-1的数据，通过b₁(1235)→ωπ衰变过程，首次观测到D⁰介子到轴矢量介子b₁(1235)的单卡比玻压低半轻衰变过程：D⁰→b₁(1235)^-e⁺v_e，同时首次发现D⁺→b₁(1235)⁰e⁺v_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，有效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。

图1.实验中观测到D⁰⁽⁺⁾→b₁(1235)^-(0)e⁺v_e候选事例对应的拟合图

我系2025届博士毕业生吴潇（现为南华大学核科学技术学院教师）和其导师罗涛青年研究员、以及中科院高能所的马海龙研究员是该研究工作的主要完成人。北京谱仪III国际合作组，特别是探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机的加速器运行维护团队为数据采集和分析做出了重要贡献。

该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、教育部和复旦大学等支持。

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

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