我院黄永盛教授课题组合作完成正负电子湮灭到电中性西格玛超子对截面首次测量

       近日，我院黄永盛教授课题组与兰州大学王雄飞教授课题组合作，利用北京谱仪 BESIII 探测器在3.51 - 4.95GeV 质心能区采集的实验数据样本，完成了正负电子对湮灭到电中性西格玛超子对截面的首次测量。相关成果于2025年3月20日在物理学国际知名期刊《Physical Review D(Letter)》杂志在线发表。我院黄永盛教授课题组的胡忠敏博士对文中报道的结果作出了重要贡献。

1974年，物理学界迎来了一场革命性突破——布鲁克海文国家实验室的丁肇中（Samuel C.C.Ting）和斯坦福直线加速器中心的伯顿·里克特（Burton Richter）团队同时独立的发现了首个粲偶素粒子𝐽/𝜓。这一发现不仅直接证实了粲夸克的存在，更验证了夸克模型与量子色动力学的核心理论，被誉为“粒子物理学的十一月革命”。进入21世纪以来，实验接连发现X(3872)、Y(4260)、Zc(3900)等超越传统夸克模型的新粒子。这些被称为类粲偶素或奇特强子态的粒子展现出颠覆性特征。尽管理论界提出了诸如多夸克态、强子分子态和胶球混合态等理论模型试图解释它们的性质，但其本质到目前为止仍是学术界悬而未决的核心争议。研究这些奇特强子态的性质不仅能够深化对物质基本结构和强相互作用的理解，同时也有望揭示更多微观世界的奥秘，推动人类对宇宙本质的认知迈向新高度。

BESIII实验是目前世界上运行于陶-粲能区亮度最高的大型通用谱仪，且在该能区积累了世界上最大积分亮度的数据样本。本项工作利用BESIII探测器在3.50到4.95GeV质心能区采集的总积分亮度为30/fb的数据样本，完成正负电子对湮灭到西格玛超子对产生玻恩截面的首次测量。同时，通过对其产生截面的形状进行拟合研究，也首次给出通过观察玻恩截面的线性形状，在psi(3770)、psi(4040)、psi(4160)、Y(4230)、Y(4360)、psi(4415)和psi(4660)等（类）粲偶素衰变的西格玛超子对在90%置信区间下的衰变几率上限。这些实验结果为揭示该能区以上矢量（类）粲偶素态的性质提供了关键的实验信息，并对未来的研究有重大影响。

论文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.111.L051502

arXiv链接：https://arxiv.org/abs/2412.20305