近日，BESIII实验在超子弱辐射衰变研究领域取得重要研究进展。利用量子关联的正反超子对，首次精确测量了Ξ0→Λγ衰变过程，并确定了其衰变不对称参数，为检验CP对称性提供了新的实验依据。相关研究成果已发表于Science Bulletin杂志[Sci.Bull. 70 (2025) 454-459]。
超子的辐射衰变过程涉及强、弱、电磁三种基本相互作用的交织，是探索基本物理规律的重要窗口。1964年，理论物理学家Yasuo Hara基于SU(3)对称性提出了超子辐射衰变的理论解释，然而实验观测结果却与其预言存在显著差异。此后，虽然理论物理学家提出多种理论模型，但至今仍未获得令人满意的理论框架。这不仅表明超子辐射衰变领域仍蕴藏着诸多未解之谜，同时也暗示着这一过程可能成为探索新物理的敏感探针。
然而，超子辐射衰变的实验研究面临着巨大挑战。与超子衰变到强子末态相比，辐射衰变的分宽度低三个数量级，属于稀有过程。BESIII实验创新性地利用100亿J/ψ衰变产生的量子关联正反超子对，开发了独特的双道标记方法，成功在海量对撞事例中精确识别Ξ0→Λγ衰变过程，并首次测量了其绝对衰变分宽度。得益于对撞机上末态粒子自旋纠缠信息的利用和精确的角分布分析，实验的单事例灵敏度达到固定靶实验的100倍以上。BESIII实验以高精度测量了衰变不对称参数，在10-2的精度范围内检验了CP对称性。虽未观测到显著的CP破缺效应，但为相关理论研究提供了重要实验依据。
近年来，BESIII实验在超子辐射衰变研究领域取得了一系列突破性进展。团队先后完成了Λ→nγ和Σ+→pγ衰变过程的世界最高精度测量，相关成果分别发表于Phys. Rev. Lett. 130, 211901 (2023)和Phys. Rev. Lett. 129, 212002 (2022)。这些研究成果充分展现了BESIII实验在超子辐射衰变研究中的独特优势和巨大潜力。超子辐射衰变过程犹如微观世界中的三重奏，其复杂而丰富的物理内涵正等待着科学家们进一步探索和揭示。随着实验精度的不断提升和理论研究的深入，这一领域有望成为理解基本粒子相互作用的新窗口。
上述研究由高能所平荣刚团队、中科大周小蓉团队和瑞典乌普萨拉大学的研究团队共同完成。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等资助。
图：（a）BESIII 实验对Ξ0→Λγ过程衰变不对称参数及分支比的测量结果与各理论预言的对比。（b）介子和重子弱辐射衰变中 CP 不对称性测量结果的总结。
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