近日，我院柯百谦教授团队依托北京谱仪III实验，在粲介子衰变下探寻标量粒子性质研究方面取得重要进展；实验分析结果以“Observation of D⁺→ K_S⁰a₀(980)⁺in the Amplitude Analysis of D⁺→ K_S⁰π⁺η”为题发表在国际权威物理期刊《物理评论快报》Phys. Rev. Lett. 132, 131903 (2024)。该工作由我院柯百谦教授团队与中国科学院高能物理所董燎原研究员合作完成，我院研究生张进、郁烨淳为该论文的主要贡献者，承担了核心的物理分析工作，柯百谦教授撰写了文章手稿并回复期刊评审，为该论文的通讯作者。

粲夸克质量位于微扰和非微扰量子色动力学（QCD）的过渡能区，精确测量粲介子衰变对于定量检验非微扰QCD具有重要意义。同时作为奇特态候选者的a₀(980)的内部结构尚不明确(如：四夸克态、K Kbar束缚态)，对于它的研究一直是粒子物理领域的热点之一。基于质心能量为3.773GeV的正负电子对撞实验数据，我院柯百谦团队开展了国际上首次D⁺→K_S⁰π⁺η衰变过程的振幅分析，并首次观察到D⁺→ K_S⁰a₀(980)⁺衰变（图1）。该过程是D→a₀(980)P中唯一一个不受弱湮灭贡献影响的衰变（图2）。其分支比的精确测量为相关理论模型提供了最敏感的实验约束，也为研究形成标量介子的末态相互作用效应提供了关键信息。该项研究将有助于对微扰QCD机制以及标量介子性质的理解。

图1：振幅分析结果

图2：（左）D⁺→K_S⁰a₀(980)⁺的W发射图（假设a₀为正反夸克态），（右）弱湮灭图。

北京谱仪是我国自行设计和研制的大型粒子物理实验装置。北京谱仪III合作组于2024年2月25日在北京正负电子对撞机BEPCII累计获取了积分亮度为20fb^-1的Ψ（3770）数据，是世界上最大的正反粲介子对阈值附近的数据样本。该海量数据的成功采集将使北京谱仪III实验在国际上以前所未有的精度精确检验标准模型和深入理解强相互作用的非微扰性质。

我院柯百谦教授团队，长期参与北京谱仪III实验，在粲物理研究领域取得一系列有影响力和创新性的研究工作。大科学装置面向国际科学技术前沿，是国家基础研究设施的重要组成部分。在学校的鼓励和推动下，我院充分发挥基础物理的学科优势，开展了基于北京谱仪III实验的粒子物理研究，同时，越来越多的师生能够参与到大科学装置的研究和国际合作当中，为我国在国际τ-粲物理实验研究领域持续占据领先地位贡献了一份力量。