在标准模型中,Ds+ 介子的纯轻衰变Ds+ →l+ν(l= e, μ, τ) 是通过初始的正反夸克湮灭为一个虚W+ 玻色子,随后再衰变为l+ν,是探索非微扰量子色动力学(QCD)效应的黄金过程。利用阈值附近采集的数据,BESIII为我们提供了一个干净的平台来研究Ds+ 介子的纯轻衰变过程,进而精确抽取Ds+ 介子的衰变常数fDs+, 以此精确检验格点QCD的计算。
在文章中,BESIII实验团队利用BESIII探测器在能量点为4.178-4.226 GeV处采集的积分亮度为6.32 fb-1的数据样本,通过τ+→ e+νν,精确测量了Ds+→τ+ν 的绝对分支比BF(Ds+→τ+ν)= (5.27±0.10±0.12)×10-2,提取出fDs+=(251.1±2.4±3.0) MeV,是目前世界上单次测量最精确的结果。结合BESIII实验通过 τ+→ π+ν 和 τ+→ π+π0ν 两个过程测量的BF(Ds+→τ+ν) 结果和世界平均值,可以使fDs+ 的测量精度达到1.1%, 这里50% 以上的贡献来自本次的测量结果。利用更新之后的世界平均值BF(Ds+→τ+ν) 和当前的世界平均值BF(Ds+→μ+ν),可以得到两者的比值为9.67±0.34,这一结果与标准模型的预期值9.75±0.01在实验精度范围内一致,对于标准模型的轻子普适性假设检验具有重要科学意义。
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在线发表文章链接:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.171801
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图1 红色的填充图是文章中信号的分布情况
图2 本文章的测量结果(红色)是目前世界上单次测量最精确的结果