近日，北京谱仪III（BESIII）合作组在粲介子强子衰变的实验研究中取得重要进展，研究成果以“Study of Ds->f0(980) rho+和Ds->phi pi+, phi->pi+pi-pi0 decays through Ds+->pi+pi+pi-pi0”为题发表于国际权威期刊《物理评论快报》（Phys.Rev.Lett.134. 011904）。

粲介子强子衰变为研究量子色动力学的非微扰性质以及末态相互作用提供了关键场所。BESIII实验利用采集的大量奇异粲介子数据，首次完成了粲介子强子衰变Ds+->pi+pi+pi-pi0的振幅分析并测量了中间过程的衰变分支比。其中，Ds->f0(980) rho+衰变道具有特殊重要性。该过程主要涉及W玻色子外辐射机制，其末态相互作用是产生轻标量介子的关键环节。鉴于当前学界对标量粒子究竟属于常规两夸克介子还是四夸克态尚未达成共识，Ds->f0(980) rho+的测量结果将可提供重要实验输入。另一个重要的中间衰变道Ds->phi pi+可通过phi->pi+pi-pi0进行测量。目前世界上关于phi->pi+pi-pi0衰变数据主要来源于phi共振峰处的正负电子对撞实验，其中可能存在未充分考量的干涉效应。而粲介子衰变为研究phi衰变提供了新的测量方法。

BESIII实验首次以超过10倍标准差的统计显著性观测到Ds->f0(980) rho+衰变，以及精确测量了phi->pi+pi-pi0与phi->K+K-的相对分支比。该结果与世界平均值存在超过4倍标准差的显著偏离。下图展示了不变质量投影分布。这些发现对标量介子和phi介子研究具有重要影响。

图1 Ds+->pi+pi+pi-pi0末态粒子的不变质量投影分布图。

我院粒子物理研究所柯百谦教授、高能物理研究所博士后李晓宇、董燎原研究员、李海波研究员等合作组成员为这一发现做出了主要贡献，北京谱仪III探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机的加速器运行维护团队为数据采集和处理提供了基础支持。

该工作得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.011904

论文DOI：10.1103/PhysRevLett.134.011904