近日，物理学院BESIII实验团队与中科院高能物理研究所合作，通过奇异粲介子Ds+→μ+νμ的纯轻衰变测量了Ds的衰变常数和CKM矩阵元|Vcs|。研究成果以“Determination of the Pseudoscalar Decay Constant fDs via Ds+→μ+νμ”为题，发表在《物理学评论快报》【Phys. Rev. Lett. 122, 071802 (2019)】。陈申见教授课题组的博士研究生张思凡同学是该论文的通讯作者和实际的第一作者。
强子的纯轻衰变可以很好地分离强作用和弱作用，其中强子的衰变常数描述了强子中夸克的强相互作用，实验上对该常数的测量能够帮助我们检验非微扰量子色动力学的理论计算方法，尤其是格点量子色动力学。而CKM矩阵描述了夸克味道本征态与弱作用本征态的混合，是标准模型的基本参数，对于其矩阵元的测量对于检验CKM矩阵的幺正性及寻找超出标准模型的新物理具有重要意义。此外通过纯轻过程还可检验轻子普适性。
研究团队利用BESIII探测器上采集的积分亮度为3.19 fb-1、质心能量为4.178 GeV的数据，精确测量了Ds+→μ+νμ衰变的分支比，并得到了Ds衰变常数fDs和CKM矩阵元|Vcs|。这些测量值均是目前世界上最精确的实验结果。研究团队还结合Ds+→τ+ντ测量平均值对轻子普适性进行了检验，结果未观测到轻子普适性破坏的迹象。审稿人认为：“最近LHCb合作组在其他B和D介子的衰变中发现了味道异常，因此这个结果很及时，它对基础高能物理学有重要意义”。下图展示了中微子的丢失四动量平方分布，其中带误差棒的点是数据，蓝色实线是拟合结果，红色虚线是本底。
该研究工作得到了基本粒子与相互作用协同创新中心、中国科学院粒子物理前沿卓越创新中心的支持，以及科技部国家重点研究计划（973计划）、国家自然科学基金大科学装置重点支持项目的帮助。
（物理学院 科学技术处）