中国地质大学（武汉）BESIII团队发表首篇主导的合作组论文

2023年5月18日，《物理评论D》（Phys. Rev. D 107 (2023) 092007）发表了由中国地质大学（武汉）北京谱仪III团队（简称CUG-BESIII）主导完成的η→π⁺π⁻π⁰和η→π⁰π⁰π⁰的研究工作。这是2021年加入BESIII合作组以来，首篇由地大团队主导完成的合作组论文。同时，CUG-BESIII团队与中国科学院高能物理研究所团队合作，主导完成了η′→ηπ⁰π⁰的研究工作，首次报到了在η′→ηπ⁰π⁰中观察到的cusp效应。研究结果于2023年2月24日发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 130 (2023) 081901）。

对轻介子衰变的实验研究是理解量子色动力学（QCD）在非微扰区的重要手段和方法。基于BESIII采集的100亿J/ψ事例，我们精确测量了η→π⁺π⁻π⁰和η→π⁰π⁰π⁰衰变矩阵元参数，验证了来自高阶项的贡献。η→π⁺π⁻π⁰的测量结果与散射理论、NNLO的手征微扰理论计算结果一致，而η→π⁰π⁰π⁰的测量结果与世界平均测量值之间有2.6s的偏差。此外，该工作对η→π⁺π⁻π⁰中的可能的C破坏效应进行了研究。η强衰变的动力学研究将为相关的唯象模型提供实验检验，对理解低能QCD的基本性质有重要的指导意义。

图1：η→π⁺π⁻π⁰衰变动力学的精确测量。

π-π和K-π散射的研究是强相互作用领域的经典课题，对手性有效场论的发展有着重要作用，也为格点QCD提供重要的实验检验。理论上，来自π⁺π⁻→π⁰π⁰ 散射S波的cusp效应在η′→ηπ⁰π⁰中有相当大的贡献，这将为确定π-π散射长度提供一种新方法。但实验上一直未在η′衰变中观测到该效应。基于BESIII采集的100亿J/ψ事例，在非相对论有效场论（NREFT）的框架内进行了达利兹图分析，首次观测到η′→ηπ⁰π⁰衰变中的cusp效应，这将为探索π-π相互作用提供了一种新的途径，进而揭示低能量QCD的基本性质，为手性有效场论进行重要的检验。而在η→π⁰π⁰π⁰衰变中的目前没有观测到明显的cusp效应。

图2：（左图）η→π⁰π⁰π⁰中没有观测到明显的cusp效应。（右图）η′→ηπ⁰π⁰中首次观测到明显的cusp效应。

BESIII实验是运行在北京正负电子对撞机上的通用探测谱仪，是国际上唯一运行在陶粲能区的大型高能物理实验研究装置，实验合作组由来自16个国家76家单位超过500余位科学家组成。自2009年取数以来，BESIII合作组已投稿500余篇论文，取得了一批在国际上有重要影响的研究成果, 使我国在高能物理前沿占有了一席之地。2021年7月中国地质大学（武汉）申请成为了北京谱仪III国际合作组成员，截止目前已参与署名论文45篇，其中有5篇PRL。按照国际高能物理实验惯例，合作组论文由全体成员署名，按作者姓氏的英文字母顺序排序，次序不表明贡献大小。

相关链接：

PRL：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.081901

PRD：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.107.092007