测量精度(北京谱仪实验完成粒子物理学重要物理量R值高精度测量)

Posted 2023-05-31

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测量精度(北京谱仪实验完成粒子物理学重要物理量R值高精度测量)

不同实验在2.2-3.7 GeV能区的R值。中科院高能所供图

中新网北京2月15日电 (记者孙自法)记者15日从中国科学院高能物理研究所(中科院高能所)获悉，北京正负电子对撞机(BEPCII)核心组成部分、本身也是一项大科学装置的北京谱仪III(BESIII)通过最新实验，已完成粒子物理学中最重要物理量之一的R值高精度测量。

R值是正负电子湮没产生强子与一对正负缪子的领头阶截面的比值，精确的R值数据对缪子反常磁矩的理论计算具有重要意义。R值测量是北京谱仪III实验最重要的研究工作之一，上一代北京谱仪II(BESII)对R值做过测量，把当时的精度提高了一倍左右，此次R值测量，再次把精度提高了一倍左右，为粒子物理研究提供了精确的基础数据。

中科院高能所介绍说，最新的缪子反常磁矩的实验测量值和理论计算值的差别达到约4.2倍标准偏差，暗示着新物理的存在，因而成为当前粒子物理的热点话题。美国费米实验室计划进一步提高实验测量精度，对理论计算提出了挑战。而缪子反常磁矩理论计算值的最主要误差来自于领头阶强子真空极化项的贡献，其计算采用色散积分方法需要R值作为输入参数。

由于微扰量子色动力学在低能区(小于5GeV，1GeV=10亿电子伏特)的不适用性，实验测量是获取高精度R值的唯一途径。因此，北京谱仪III最新完成的R值高精度测量对缪子反常磁矩理论预言具有重要意义。此外，高精度的R值对跑动电动力学耦合常数的理论计算亦是不可缺少的输入参数，是精确检验标准模型的另一个重要途径。

在这次实验研究过程中，北京谱仪III实验团队先后解决了实验数据积分亮度的精确测量、强子事例的高效筛选、正负电子初态辐射修正的模拟和精确计算等一系列关键问题，在充分完善现有单举强子事例模拟模型的基础上，创新提出并实现充分利用已知遍举过程的强子事例混合产生器。经过多轮迭代和完善，这两种强子模型均能重现正负电子湮没产生强子的复杂物理过程，且与实验数据符合得很好。

北京谱仪III实验团队利用能区在22.3亿-36.7亿电子伏特正负电子对撞数据，以优于3%的精度测量了R值。这一粒子物理领域重要实验研究成果论文，近日已在国际专业学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线发表。(完)

来源：中国新闻网