粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是描述基本粒子及粒子間強(qiáng)、弱和電磁相互作用的理論框架，尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)期的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是當(dāng)前物理學(xué)最前沿課題之一。標(biāo)準(zhǔn)模型中，CKM矩陣描述了夸克通過(guò)弱相互作用改變自身味道的躍遷概率，其滿(mǎn)足幺正性。然而，當(dāng)前K介子與陶輕子實(shí)驗(yàn)在CKM矩陣元|Vus|測(cè)量上呈現(xiàn)出與幺正性不一致分歧，亟需新的獨(dú)立交叉檢驗(yàn)。
 

　　超子是一類(lèi)含有奇異夸克的重子，其β衰變Λ→pe?ν??是精確測(cè)量|Vus|的理想窗口。圖1展示Λ→pe?ν??衰變示意圖。但長(zhǎng)期以來(lái)，該過(guò)程受限于固定靶實(shí)驗(yàn)對(duì)衰變動(dòng)力學(xué)信息提取能力的不足，物理潛力未能釋放。受此制約，30多年來(lái)該衰變道再無(wú)新的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。
 

　　BESIII實(shí)驗(yàn)是由15個(gè)國(guó)家近700名科學(xué)家參與的大型國(guó)際合作，聚焦陶-粲能區(qū)精密物理研究，在強(qiáng)子譜學(xué)、粲物理、陶物理以及新物理尋找等領(lǐng)域取得了一系列世界領(lǐng)先成果。東南大學(xué)于2015年正式加入合作組。
 

　　在BESIII實(shí)驗(yàn)中，正負(fù)電子對(duì)撞湮滅產(chǎn)生J/ψ粒子，進(jìn)而衰變?yōu)橐粚?duì)自旋嚴(yán)格關(guān)聯(lián)的量子糾纏Λ超子與反Λ超子。研究團(tuán)隊(duì)利用這一獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)分析了100億個(gè)J/ψ衰變事例，精確測(cè)量Λ→pe?ν??衰變絕對(duì)分支比、動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及CKM矩陣元|Vus|。得益于利用極化和量子糾纏信息以及獨(dú)特的聯(lián)合角分布多變量擬合方法對(duì)探測(cè)靈敏度與信息利用率的提高，本研究?jī)H以三十年前美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室研究二十分之一的數(shù)據(jù)量，便達(dá)到同等測(cè)量精度，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)弱電耦合參數(shù)的首次測(cè)量。圖2展示了本工作獨(dú)立測(cè)得|Vus|結(jié)果，與CKM幺正性預(yù)期一致。目前，該方法已推廣至BESIII其他重子的衰變測(cè)量，并有望為歐洲PANDA實(shí)驗(yàn)及下一代超級(jí)陶粲裝置提供關(guān)鍵分析手段。
 

　　該工作由西南科技大學(xué)數(shù)理學(xué)院特聘副教授王順(實(shí)際第一作者)、復(fù)旦大學(xué)現(xiàn)代物理研究所教授羅濤(實(shí)際通訊作者)、東南大學(xué)物理學(xué)院副研究員潘祥、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所與波蘭國(guó)家核物理研究中心(National Centre for Nuclear Research)的Varvara Batozskaya、瑞典烏普薩拉大學(xué)(Uppsala University)與波蘭國(guó)家核物理研究中心的Andrzej Kupsc，以及瑞典烏普薩拉大學(xué)的Patrik Adlarson合作完成。其中，潘祥對(duì)該研究中Λ→pe?ν??衰變絕對(duì)分支比的測(cè)量做出了重要貢獻(xiàn)，是論文的主要完成人之一。遵循高能物理領(lǐng)域大型實(shí)驗(yàn)合作組的國(guó)際通用署名規(guī)則，論文作者按字母順序排列。
 

　　引用：登上Nature!東南大學(xué)潘祥參與的北京譜儀III實(shí)驗(yàn)首次利用量子糾纏探索重子β衰變-【引用時(shí)間：2026年9月7日】