近日，徐新平教授课题组在粲介子半轻衰变的实验研究中取得重要进展，研究成果“Observation of Ds+→η'μ+νμ, Precision Test of Lepton Flavor Universality with Ds+→η'l+νl, and First Measurements of Ds+→η'μ+νμ Decay Dynamics”以BESIII国际合作组的形式发表在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上。
标准模型中轻子普适性要求三代轻子（电子，缪子和陶子）与规范玻色子具有相同的耦合强度。任何轻子普适性破坏的现象都暗示着超出标准模型的新物理的存在，因此精确检验轻子普适性是近年来粒子物理的前沿课题之一。粲介子半轻衰变包含电子或者缪子，是检验缪子-电子轻子普适性的理想窗口。基于BESIII实验在束流质心能量4.128至4.226 GeV范围内采集的积分亮度7.33 fb-1的正负电子对撞湮灭数据，在理论预言三十多年后，首次在实验中观测到Ds+→η'μ+νμ半轻衰变，并研究了其运动学性质，衰变分支比的测量精度比此前最好的结果改进了6倍，以当前世界最高精度精确检验了奇异粲介子衰变中的电子-缪子轻子普适性，未发现普适性破坏迹象。此外，通过研究该衰变过程的动力学性质，该工作还测量了形状因子与CKM矩阵元Vcs的乘积以及不对称参数。下图展示了Ds+→η'μ+νμ衰变分宽度拟合，轻子普适性检验和前后倾不对称参数的测量结果。该工作对于检验微扰-非微扰QCD有效理论，CKM矩阵元幺正性以及提高格点QCD对形状因子的计算精度具有非常重要的作用。
图释：衰变分宽度的拟合结果、轻子普适性检验和前后倾不对称参数的测量值与理论值比较
该研究工作由苏州大学徐新平教授课题组与高能所和复旦大学研究人员共同完成，以BESIII合作组的名义发表。该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和博士后基金相关项目的资助。
论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.091802
