近日，北京谱仪（BESIII）实验完成了正反超子物质不对称性参数的测量工作。相关成果“Probing CP symmetry and weak phases with entangled double- strange baryons”于6月1日在《Nature》杂志在线发表。兰州大学物理科学与技术学院王雄飞青年研究员做出了重要贡献。

  超子是一类重子，是早期在宇宙线实验中发现的不稳定粒子。超子与质子或中子不同，其内部至少含有一个奇异夸克(s)。科西（Xi）超子是由两个奇异夸克和一个轻夸克组成，也称为双奇异超子，他们主要通过奇异夸克的弱衰变消失掉。精确测量超子和反超子衰变的不对称性，即测量超子衰变中的 CP 破坏是检验标准模型的重要手段。在实验上，国外科研人员相继在 K 介子、B 介子和 D 介子系统中发现 CP 破坏现象，但这些结果仍然不足以解释宇宙中的所有正反物质不对称性。尤其在重子衰变中从未发现过CP 破坏。因此，寻找重子中的 CP 破坏对于理解宇宙原初反物质消失之谜有重要科学意义。

  目前BESIII实验已经收集了约 100 亿J/psi粒子，得益于BESIII完美的探测器设计，此项工作仅用 13%的数据量干净地重建出约7万个正反双奇异超子对，本底污染小于0.1%水平。同时从J/psi衰变出来的正反科西超子处于量子相干状态，利用这一独特的量子干涉效应，以及科西超子的级联衰变和自旋极化信息，以前所未有的精度测量了正反科西超子的不对称衰变参数，并首次测量了超子衰变中弱相互作用和强相互作用相因子，同时给出了三种 CP 不对称性最精确的测量结果。量子化、对称性和相因子是现代物理学的基石，此项工作首次实现了对量子化、对称性和相因子的同时探测。

  王雄飞从研究生阶段开始参加BESIII实验，十多年来，一直围绕着超子对的产生、超子的极化、超子衰变中的对称性等物理问题进行研究，尤其在双奇异超子物理研究方面，已经做出了许多创新性工作。目前他在Physical Review Letters、Physics Letters B和Physical Review D（Letter）等国际学术期刊上发表了十多篇由其主导的高能物理实验论文。正是基于这些前期的积累，王雄飞研究员有幸与BESIII合作组成员一道推动了这一发表在《Nature》上的正反双奇异超子物质不对称性参数测量工作。

     目前，基于100亿J/psi数据的相关分析正在推进当中。测量精度将再提高三倍左右。这将是对重子CP不对称最敏感的测量，用于检验标准模型和可能的CP破坏新来源。希望在不远的将来能够发现超子CP破坏的实验证据。

  该工作得到了国家自然科学基金委青年基金项目和面上基金项目的支持。

  论文链接: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04624-1

新闻背景：BESIII合作组利用北京正负电子对撞机（BEPCII）上的BESIII探测器进行tau-粲能区的高能粒子物理实验研究，已经取得了一批在国际上有重要影响的研究成果，使我国在高能物理前沿占有了一席之地。2009年兰州大学在刘翔教授的带领下正式加入BESIII国际合作组成为正式成员，后面随着更多从事高能物理实验的青年才俊的加入，兰大也有了实质性从事BESIII实验的队伍。BESIII国际合作组的规定，合作组论文由全体成员署名，按作者姓氏的英文字母顺序排序，次序不表明贡献大小。

  这是兰州大学“理论物理交流平台”升级为“兰州理论物理中心”（基金委理论物理专款在全国资助建设的第三个理论物理研究中心）以来在Nature杂志发表的第一篇文章。