科研动态 | 我院黄永盛教授课题组首次发现𝝍(3686)衰变中科西超子横向极化证据

      近日，我院黄永盛教授课题组联合中国科学院高能物理研究所李海波研究员课题组、兰州大学王雄飞教授课题组，利用北京谱仪 BESIII 探测器在𝝍(3686)共振峰值处采集的27亿的实验数据，主导完成了𝝍(3686)衰变中电中性科西超子横向极化的首次发现。相关成果“Evidence of transverse polarization of the hyperon in ”于2026年5月1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王博博士对文中报道的结果作出了重要贡献，是文章实际第一作者。

文章首页截图

      在正负电子对撞实验中，粲偶素（如 J/、(2S) 等）通过正负电子湮没过程共振产生，其衰变可产生量子纠缠的超子-反超子对，为研究超子相关的物理提供了极其纯净的实验环境。超子是一类含奇异夸克的重子，在粲偶素衰变中主要通过强相互作用产生，而其衰变则通过弱相互作用进行。超子的横向极化直接反映了夸克在强子化过程中的自旋排列与轨道角动量信息，因此对其产生与衰变过程的精确研究，对于检验 CP 对称性以及寻找超出标准模型的新物理提供了独特途径。

电中性科西超子衰变示意图

      精确测量横向极化具有重要的物理意义。一方面，它有助于解开核子自旋的来源这一物理学根本问题。核子自旋究竟有多少来源于夸克自身的自旋、多少来源于夸克的轨道角动量，以及胶子的贡献如何，一直是粒子物理与核物理领域长期探索的核心议题。超子作为含奇异夸克的重子，其极化信息为理解夸克强子化机制及自旋结构提供了独特探针。另一方面，横向极化也是寻找新物理CP破坏源的独特渠道。通过对超子与其反超子横向极化及衰变参数的精确比对，若发现显著差异，将是超出标准模型的CP破坏信号。这类CP破坏现象与宇宙正反物质不对称性紧密相关，当前宇宙中正物质主导而反物质近乎缺失的根本原因，很可能隐藏于这类尚未被发现的新物理CP破坏源之中。在ψ(3686)衰变这一干净且可精确控制的实验环境下开展高精度测量，为揭示这一宇宙学谜题提供了关键路径。

正负电子对撞中电中性科西超子对产生及联衰变、极化分布图

      在本研究中，课题组通过分析ψ(3686)→Ξ⁰Ξ̄⁰过程的级联衰变角分布，首次在电中性科西超子中观测到显著的横向极化信号，统计显著性达4.4σ。这一发现为理解夸克强子化过程中的自旋排列与轨道角动量信息提供了新的探针。与此同时，研究团队还对ψ(3686)→Ξ⁰Ξ̄⁰过程的衰变分支比、电中性科西超子的弱衰变参数进行了高精度测量，并测定了两个表征正反物质不对称性的CP破坏观测量。受限于当前数据样本统计量，实验尚未观测到CP破坏现象，但为未来更高精度测量奠定了坚实基础。这些成果充分展现了BESIII实验在重子物理领域的独特优势，也为深入探索超子极化与正反物质不对称性开辟了新的研究路径。该工作对于检验标准模型、寻找新物理以及理解宇宙演化具有重要意义。

      论文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/wrv9-t9vv