科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒
記者15日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院黃光順教授、鄢文標(biāo)副教授帶領(lǐng)的中國(guó)科大北京譜儀（BESIII）R值研究團(tuán)隊(duì)與合作者，利用連續(xù)能區(qū)2.23-3.67GeV正負(fù)電子對(duì)撞數(shù)據(jù)，以優(yōu)于3%的精度測(cè)量了R值。研究成果日前在線發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
中國(guó)科大供圖
R值是正負(fù)電子湮沒(méi)產(chǎn)生強(qiáng)子與一對(duì)正負(fù)繆子的領(lǐng)頭階截面的比值，是粒子物理學(xué)中最重要的物理量之一。精確的R值數(shù)據(jù)對(duì)繆子反常磁矩的理論計(jì)算具有重要意義。最新的繆子反常磁矩的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值和理論計(jì)算值的差別達(dá)到約4.2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，暗示著新物理的存在，因而成為當(dāng)前粒子物理的熱點(diǎn)話題。由于微擾量子色動(dòng)力學(xué)在小于5 GeV低能區(qū)的不適用性，實(shí)驗(yàn)測(cè)量是獲取高精度R值的唯一途徑。因此，R值測(cè)量對(duì)繆子反常磁矩相關(guān)新物理機(jī)制的研究具有重要意義。
研究團(tuán)隊(duì)為可靠地估計(jì)R值的主要系統(tǒng)誤差，在充分完善現(xiàn)有單舉強(qiáng)子事例模擬模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出并實(shí)現(xiàn)了充分利用已知遍舉過(guò)程的強(qiáng)子事例混合產(chǎn)生器。經(jīng)過(guò)多輪迭代和完善，這兩種強(qiáng)子模型均能重現(xiàn)正負(fù)電子湮沒(méi)產(chǎn)生強(qiáng)子的復(fù)雜物理過(guò)程，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得很好。正是由于這些艱苦細(xì)致的工作，R值測(cè)量的精度最終在3.1 GeV以下好于2.6%、在3.1 GeV以上好于3.0%。
據(jù)介紹，R值測(cè)量屬于高精度研究，每一步微小的改進(jìn)都需要付出艱巨的努力，因而從首次取數(shù)到結(jié)果發(fā)表歷經(jīng)十年之久。二十年前中國(guó)科大趙政國(guó)院士領(lǐng)導(dǎo)上一代北京譜儀BESII完成R值測(cè)量，把當(dāng)時(shí)的精度提高了一倍左右。此次BESIII的R值測(cè)量，再次把精度提高了一倍左右，為粒子物理提供了精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
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