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分類: 技術突破

BESIII重大物理突破:量子糾纏超子實現Λ電偶極矩全球最高精度測量

cw001
· 9月6日 · 1 分鐘閱讀 · 35,740次瀏覽

中國,2026年9月4日,北京譜儀III(BESIII)國際合作組公布重磅實驗成果。科研團隊依托北京正負電子對撞機大科學裝置,利用J/ψ粒子衰變產生的量子糾纏Λ‑反Λ超子對,完成Λ超子電偶極矩(EDM)迄今全球最高精度測量,測量靈敏度較歷史最佳結果提升約3個數量級,為探索奇夸克體系CP對稱破缺、追尋標準模型之外的新物理信號,提供了關鍵權威實驗數據,相關成果正式發表於國際頂刊《Science》。

宇宙物質與反物質不對稱,是現代粒子物理、宇宙學領域懸而未決的頂級核心謎題。當前粒子物理標準模型所預言的CP對稱破缺強度,遠遠無法解釋「宇宙以物質為主、反物質幾乎消失」的現實,科學界普遍認定,宇宙深處存在尚未被發現的全新物理規律。而粒子永久電偶極矩(EDM),是探測時間反演對稱破缺、搜尋新物理跡象最核心、最靈敏的實驗探針之一。

在眾多基本粒子中,含奇夸克的Λ超子是研究強子物理與CP破缺的關鍵研究對象,但該粒子壽命極短,傳統依託外磁場自旋進動的測量方式完全無法適用。過去四十餘年,全球始終缺乏Λ超子電偶極矩的高精度實驗數據,該領域研究長期陷入停滯。

針對這一國際性技術難題,中國BESIII科研團隊創新搭建全新實驗方案。通過正負電子對撞產生海量J/ψ粒子,利用J/ψ衰變特性,生成一對處於量子糾纏狀態的Λ超子與反Λ超子,兩者自旋狀態高度關聯、相互約束。科研人員無需搭建大型外加電磁場,僅通過捕捉超子弱衰變產物的精準角度分佈,反向還原解析超子自旋核心資訊,成功突破短壽命超子的實驗測量壁壘,開創了超子EDM測量的全新技術路線。

本次實驗依托超級海量數據支撐,累計分析100億個J/ψ事例樣本,精準篩選出300萬組高純度Λ‑反Λ候選事例,數據純度達99.9%。最終給出95%置信度下Λ超子電偶極矩嚴格上限:<6.5\times10^{-19}\ e\cdot cm。實驗結果雖與零值保持一致,未觀測到非零電偶極矩信號,但直接將該領域測量靈敏度提升千倍,刷新全球紀錄,為奇夸克區域的CP對稱破缺研究,立下目前最嚴格的實驗約束,可有效篩查、驗證超對稱、雙希格斯二重態等多類主流新物理理論模型。

此次成果實現了量子糾纏技術在對撞機精密粒子物理測量場景的標誌性應用,不僅驗證了全新的高能物理實驗范式,還為後續Ξ、Σ等多類超子的電偶極矩高精度測量提供了成熟技術參考,同時為中國下一代大科學裝置STCF的前沿物理研究,奠定了堅實的方法學基礎。

業界權威評價,該項重大突破進一步夯實了中國在τ‑粲物理領域的全球領先地位,填補了國際奇夸克超子精密測量領域的長期空白,從全新維度拓展了人類對物質基本運行規律的認知邊界,為破解宇宙物質起源核心謎題、探索基礎物理新物理突破,注入了關鍵的中國科研力量。


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