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BESIII实验完成高精度正负电子湮没中的R值测量

文章来源:中国科学院高能物理研究所

更新时间:2022-04-14 15:30

       北京谱仪BESIII合作实验团队利用连续能区2.23-3.67GeV正负电子对撞数据,以优于3%的精度测量了R值。这一研究成果2月10日在线发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

       R值是正负电子湮没产生强子与一对正负缪子的领头阶截面的比值,是粒子物理学中最重要的物理量之一。精确的R值数据对缪子反常磁矩的理论计算具有重要意义。最新的缪子反常磁矩的实验测量值和理论计算值的差别达到约4.2倍标准偏差,暗示着新物理的存在,因而成为当前粒子物理的热点话题。美国费米实验室计划进一步提高实验测量精度,对理论计算提出了挑战。而理论计算值的最主要误差来自于领头阶强子真空极化项的贡献,其计算采用色散积分方法需要R值作为输入参数。由于微扰量子色动力学在低能区(< 5 GeV)的不适用性,实验测量是获取高精度R值的唯一途径。因此,BESIII的R值测量对缪子反常磁矩理论预言具有重要意义。此外,高精度的R值对跑动电动力学耦合常数的理论计算亦是不可缺少的输入参数,是精确检验标准模型的另一个重要途径。

       R值测量是BESIII实验最重要的研究工作之一。上一代北京谱仪BESII完成R值测量,把当时的精度提高了一倍左右;此次BESIII的R值测量,再次把精度提高了一倍左右,为粒子物理提供了精确的基础数据。

       该研究研究工作得到了科技部、自然科学基金委、中科院、教育部等部门的支持。国家高能物理科学数据中心长期为BESIII实验团队的提供数据处理和科学计算服务,为科学发现提供支撑。

图:不同实验在2.2 - 3.7 GeV能区的R值

       文章链接: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.062004