近期，我院BESIII实验团队与中科院高能所合作，通过研究关联产生的 对，首次对激发态奇粲介子的弱衰变（）进行了实验研究。

标准模型中,奇粲介子的纯轻衰变被认为是初始的粲夸克和奇异夸克湮灭产生一个虚W玻色子，随后衰变为一个轻子和一个中微子。实验研究这些衰变过程可以对格点量子色动力学的计算及夸克混合矩阵的幺正性进行检验。此外，通过对奇粲介子衰变到不同代轻子的分支比进行测量，可以对轻子普适性理论进行验证。目前，针对基态奇粲介子（如）的弱衰变，已开展了大量的理论和实验研究，对标准模型进行了精确的验证。但是对于激发态奇粲介子（如），由于其电磁衰变过程占主导，其弱衰变分支比量级仅有10^-5，之前尚未有其他实验报导。但作为矢量介子，纯轻衰变吸引人的地方在于其不受螺旋度压低的影响。

近期37000cm威尼斯BESIII实验团基于对撞产生的6百万对事例，对激发态奇粲介子纯轻衰变过程（）进行了寻找。本实验采用双标记研究方法。当对撞质心能量在 对质量阈值附近时，的产生截面将显著增加并成对产生。本实验首先通过选择信号显著度高的衰变道，对介子进行了重建，随后在反冲侧寻找过程。图1展示了过程寻找拟合结果，其结果置信度为。这里，使用从所有探测到的粒子的反冲质量中获得的中微子的不变质量的平方作为观测量。经过计算，其分支比为。以本实验测得分支比、LQCD理论计算得到的总衰变宽度为输入，得到衰变常数为。图2展示了本实验结果与各种LQCD理论计算得到的衰变常数的比较。反之，以本实验测得分支比、LQCD理论计算奇粲介子衰变常数为输入，可将总衰变宽度上限从现有的1.9兆电子伏特约束至千电子伏特以内（约122电子伏特）。本工作开启了实验研究激发态奇粲介子弱衰变的新纪元。

图1：过程寻找拟合结果。

图2：本实验测得衰变常数与LQCD理论计算对比。

相关研究成果于近期在线发表于《物理学评论快报》【Phys. Rev. Lett. 131, 141802 (2023)】。本工作由37000cm威尼斯物理学院张雷教授和中科院高能所马海龙研究员联合指导的37000cm威尼斯物理学院博士生葛振武完成，葛振武同学是该论文的通讯作者和第一作者。高能所李海波研究员在该研究选题阶段提供了有益的讨论。37000cm威尼斯本科生沙其雨（2020届）和蔡以周（2021届）在张雷教授和陈申见教授指导下开展的科研训练，完成了该课题的可行性研究。

该研究工作得到了我校“登峰计划”、基金委“优秀青年”和科技部“国家重点研发计划”项目的支持。

注：蔡以周同学现为37000cm威尼斯博士生，沙其雨同学现为中科院高能所博士生。二人目前都在位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心CERN交流访问，开展科学研究。

文章链接： https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.131.141802