《BESIII實驗中稀有和禁戒衰變的研究及新物理的尋找》是依託南京大學，由陳申見擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：BESIII實驗中稀有和禁戒衰變的研究及新物理的尋找
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：陳申見
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
尋找新物理是粒子物理學最前沿的研究課題之一。標準模型取得的巨大成功表明，對它的偏差或者存在於極高的能量尺度，或者屬於低能量區非常小的效應。迄今為止，大型強子對撞機上的直接尋找尚未發現任何偏離標準模型的跡象，因此新物理可能出現在非常稀有的過程中。τ-粲工廠中的稀有和禁戒衰變過程是尋找新物理的一個關鍵場所。以往由於缺少高統計量的實驗數據，BESIII實驗沒有對稀有和禁戒衰變過程進行過系統研究。本項目將利用BESIII新近採集的大量高質量粲偶素數據，對稀有和禁戒衰變進行全面和系統的研究。具體而言，我們將對D、J/psi和psi(2S)的各種稀有和禁戒衰變道的分支比和/或上限進行廣泛測量。如果在這些過程中能觀測到任何對標準模型的明顯偏離，無疑將是BESIII合作組對粒子物理學的重大貢獻。
結題摘要
尋找超出標準模型（BSM）的新物理是當前粒子物理最重要的前沿研究之一。在高強度前沿的實驗中，稀有和禁戒衰變過程是尋找新物理最靈敏的途徑。項目利用BEPCII-BESIII大科學裝置採集的實驗數據，首次全面系統地開展新物理的尋找。主要研究內容包括：1、尋找標準模型（SM）稀有過程，例如味道改變的中性流（FCNC）、粲偶素的弱衰變等過程；2、尋找SM禁戒過程，例如帶電輕子味道破壞（LFV）、輕子數破壞（LNV）和重子數破壞（BNV）等過程；3、精確測量SM允許過程，尋找偏離SM預言的實驗證據，例如通過精確測量強子的純輕和半輕衰變過程，檢驗輕子味道普適性（LFU）；4、尋找BSM奇特現象，例如暗光子和輕暗物質，及夸克偶素不可見衰變。通過對上述四大類幾十個衰變道的研究，我們在BESIII實驗的新物理尋找方面開展了很多開創性的工作，在PRL、PRD、Nature Physics、CPC等學術期刊發表論文十餘篇。例舉重要成果如下：1、對D介子的11個FCNC過程D→h(h(′))e+e-（h是強子）進行尋找，其中D+介子的4個四體衰變道是世界首次測量，D0介子的7個衰變道結果普遍比以前的測量值改善1個量級以上，這些結果可以幫助理論家對新物理模型的參數給出更嚴格的限制；2、在D介子的3個LNV過程D→Kπe+e+中尋找Majorana中微子νm，其中2個D+的LNV過程是世界首次測量，D0的LNV過程結果較E791好2個量級，還估計了e+與νm的混合矩陣元，為在D介子衰變中研究νm與SMνe的混合提供實驗信息；3、研究了半輕衰變過程D0→Kμν和純輕衰變過程Ds+→μν，對LFU進行檢驗，在現有統計量下沒有觀測到LFU破壞的跡象，有助於人們理解B介子中的反常現象；4、首次在J/ψ→ω/φη過程中尋找輕矢量介子ω/φ不可見衰變，結果未發現明顯信號，為研究暗物質的性質和約束唯象模型的參數提供補充信息。項目對多個衰變過程的研究為世界首次測量，部分衰變過程的上限測量結果相比以前有幾倍到幾個數量級不同程度的改善。研究結果對一些新物理模型及參數空間給出了更嚴格的約束，也為今後繼續在BESIII或類似實驗尋找新物理提供指導和借鑑。
