近日，我校现代物理研究所博士研究生潘祥在D介子的双重卡比玻(Cabibbo)压低衰变过程的寻找和研究方面取得重要进展，成果以“Observation of the Doubly Cabibbo-Suppressed Decay D⁺→K⁺pi⁺pi⁻pi⁰ and Evidence for D⁺→K⁺omega”为题发表在《物理评论快报》【Phys. Rev. Lett. 125.141802 (2020)】上。

J/ψ粒子是由正反粲夸克组成的粲偶素态，由丁肇中教授和Burton Richter教授于1974年发现（1976年诺贝尔奖）。它的发现被誉为粒子物理的“十一月革命”，自此打开了粲物理研究的大门。粲介子是由粲夸克和一个轻夸克组成，其衰变是研究粲夸克与轻夸克之间强、弱作用的一个理想窗口。由于粲介子的卡比玻双重压低衰变过程的分支比很小，相关的实验研究难度很大。寻找和研究卡比玻双重压低衰变过程为我们进一步理解弱衰变机制和检验标准模型的计算结果提供了重要途径。

利用北京谱仪实验（BESIII）上收集到的psi(3770)数据样本，本工作采用双标记粲介子方法，克服了复杂背景干扰带来的困难，成功分离出卡比玻双重压低衰变D+ → K⁺ pi⁺pi⁻pi⁰稀有的信号，测定其分支比在10^-3量级，打破了人们对卡比玻双压低衰变的传统认识（下图为实验中观测到的D+ → K⁺ pi⁺pi⁻pi⁰候选事例对应的标记侧和信号侧的束流约束质量的二维拟合结果）。联合其对应的卡比玻允许衰变过程D⁺→K^-pi⁺pi⁺pi⁰的分支比的世界平均值结果，科研人员发现这两个衰变过程的分支比比值为(1.810.15)%，该比值远远高于理论预期水平：（0.29～0.58）%，这一结果可能预示D+ → K⁺ pi⁺pi⁻pi⁰和D⁰→K⁺pi^-pi⁻pi⁺衰变过程之间存在很大的同位旋破坏现象，其中内涵的物理机制有待理论学家和更多的实验结果来揭示。

实验中观测到的事例对应的标记侧和信号侧的束流约束质量的二维拟合图

   复旦大学于2017年加入BESIII国际合作组。目前参与BESIII实验的有一位教授和四位青年研究员，活跃在合作组中的不同研究方向。

我校现代物理研究所博士研究生潘祥，在导师罗涛青年研究员、高能所的马海龙副研究员和苏州大学的徐新平教授的共同指导下完成了研究工作。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、科技部和中国科学院等部门的资助。

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URL:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.141802

DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.141802