近日，北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上北京譜儀III(BESIII)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了軸矢量粲偶素χc1(1P)的新產(chǎn)生方法，在歷史上首次觀測(cè)到正負(fù)電子湮滅直接產(chǎn)生非矢量粒子的過程，為強(qiáng)子物理研究提供了新思路。相關(guān)研究已發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。

正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)在粒子物理發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。正負(fù)電子湮滅通常產(chǎn)生一個(gè)虛光子，根據(jù)守恒定律，反應(yīng)末態(tài)為與虛光子具有相同量子數(shù)的矢量粒子，如1974年由丁肇中教授和Burton Richter教授發(fā)現(xiàn)的J/ψ粒子。

χc1(1P)粒子與J/ψ粒子屬于同一個(gè)家族，都是由一對(duì)正反粲夸克組成的介子，但是量子數(shù)與J/ψ粒子不同，是軸矢量粒子。軸矢量粒子不能通過單光子產(chǎn)生，但可以通過交換兩個(gè)虛光子發(fā)生。由于雙光子交換過程比單光子交換過程發(fā)生的概率要低幾萬倍，早在40年前這種產(chǎn)生過程就被理論家提出，但在實(shí)驗(yàn)上一直沒有被觀測(cè)到。

BESIII實(shí)驗(yàn)在χc1(1P)質(zhì)量附近的4個(gè)能量點(diǎn)采集了掃描數(shù)據(jù)，巧妙地利用了信號(hào)過程和本底過程之間的干涉效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了信號(hào)過程。統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明信號(hào)過程由本底過程造成的可能性小于千萬分之三。此外，BESIII實(shí)驗(yàn)首次測(cè)量了χc1(1P)粒子的電子寬度。

中國科學(xué)院院士、中科院理論物理研究所研究員鄒冰松表示：“粒子輕子寬度的測(cè)量對(duì)甄別其內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬性非常重要。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)通過觀測(cè)軸矢量粒子χc1在正負(fù)電子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)上的直接產(chǎn)生，提供了測(cè)量非矢量粒子輕子寬度的新方法，應(yīng)當(dāng)推廣并系統(tǒng)地對(duì)其他非矢量粒子進(jìn)行測(cè)量。”(張雙虎 黃辛)

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