近日，中国科学院高能物理研究所理论物理室岩斌副研究员及合作者在我国提出的环形正负电子对撞机CEPC、日本的国际直线对撞机ILC以及欧洲核子中心提出的未来环形轻子对撞机FCC-ee上首次提出利用横向极化的正负电子束流探测电弱偶极相互作用的物理效应。研究结果表明该方法可显著改善实验对电子电弱偶极相互作用强度的探测能力，在相关新物理研究中取得重要理论进展，其研究成果发表在国际权威期刊 《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 131 (2023) 241801 ）。
带电轻子由于自旋效应，可以被视为小磁铁，彼此间存在类似磁铁与磁铁的相互作用（磁偶极相互作用），是粒子的基本属性之一。由于该相互作用可以被实验以极高精度测量，因此被广泛用于寻找超出标准模型的新物理效应。例如，美国费米国家实验室测量的缪子反常磁矩与标准模型预言存在5
偏离预示着可能存在由超出标准模型新物理诱导的电磁偶极相互作用。由于电磁相互作用和弱相互作用被电弱规范理论统一描述，因此如果缪子反常磁矩测量结果是由于新物理效应导致，那么我们期待存在着由相同新物理诱导的轻子弱偶极相互作用，其物理效应类似于轻子的电磁偶极相互作用。此外，偶极相互作用与粒子的自旋紧密相关，因此对于传统非极化的物理观测量，该类偶极相互作用诱导的物理效应将被“抹匀”以致于难以被对撞机实验发现，从而导致实验数据对其限制极其微弱，且结果严重依赖于理论分析中是否存在其它的新物理假设。
理论室岩斌副研究员的课题组首次提出利用轻子对撞机上（CEPC，ILC，FCC-ee）初态束流的横向极化效应，即要求初态正负电子的自旋方向垂直于运动方向，从而可以有效地放大这些与自旋方向相关的偶极相互作用效应，并极大改善实验对相关新物理机制的探测能力。研究结果表明通过该方法对Z玻色子相关的偶极相互作用限制比大型强子对撞LHC和大型正负电子对撞机LEP实验传统非极化方法的结果高出两个数量级，甚至比低能实验电子反常磁矩测量结果高两个量级。该研究工作同时开创了研究CP破坏效应的新方法，且CP破坏参数的测量结果不依赖于CP守恒部分新物理假设，为下一步利用QCD自旋物理研究方法去探测新物理效应奠定了重要的理论基础。
图：横向极化物理效应示意图（左图）横向极化单自旋不对称性对电弱偶极相互作用实部的限制（中图）及虚部的限制（右图）
该论文作者（按姓氏排序）为北京大学博士生文新锴、高能所岩斌副研究员（通讯作者）、密歇根州立大学博士生于志特（现为Jlab 博士后）和 C.-P. Yuan 教授。该研究工作得到了国家自然科学基金委、高能所科研启动经费以及美国自然科学基金委的支持。
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https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.131.241801
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