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不同實驗在2.2-3.7 GeV能區(qū)的R值。　中科院高能所供圖

中新網(wǎng)北京2月15日電 (記者孫自法)記者15日從中國科學(xué)院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，北京正負電子對撞機(BEPCII)核心組成部分、本身也是一項大科學(xué)裝置的北京譜儀III(BESIII)通過最新實驗，已完成粒子物理學(xué)中最重要物理量之一的R值高精度測量。

R值是正負電子湮沒產(chǎn)生強子與一對正負繆子的領(lǐng)頭階截面的比值，精確的R值數(shù)據(jù)對繆子反常磁矩的理論計算具有重要意義。R值測量是北京譜儀III實驗最重要的研究工作之一，上一代北京譜儀II(BESII)對R值做過測量，把當時的精度提高了一倍左右，此次R值測量，再次把精度提高了一倍左右，為粒子物理研究提供了精確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

中科院高能所介紹說，最新的繆子反常磁矩的實驗測量值和理論計算值的差別達到約4.2倍標準偏差，暗示著新物理的存在，因而成為當前粒子物理的熱點話題。美國費米實驗室計劃進一步提高實驗測量精度，對理論計算提出了挑戰(zhàn)。而繆子反常磁矩理論計算值的最主要誤差來自于領(lǐng)頭階強子真空極化項的貢獻，其計算采用色散積分方法需要R值作為輸入?yún)?shù)。

由于微擾量子色動力學(xué)在低能區(qū)(小于5GeV，1GeV=10億電子伏特)的不適用性，實驗測量是獲取高精度R值的唯一途徑。因此，北京譜儀III最新完成的R值高精度測量對繆子反常磁矩理論預(yù)言具有重要意義。此外，高精度的R值對跑動電動力學(xué)耦合常數(shù)的理論計算亦是不可缺少的輸入?yún)?shù)，是精確檢驗標準模型的另一個重要途徑。

在這次實驗研究過程中，北京譜儀III實驗團隊先后解決了實驗數(shù)據(jù)積分亮度的精確測量、強子事例的高效篩選、正負電子初態(tài)輻射修正的模擬和精確計算等一系列關(guān)鍵問題，在充分完善現(xiàn)有單舉強子事例模擬模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出并實現(xiàn)充分利用已知遍舉過程的強子事例混合產(chǎn)生器。經(jīng)過多輪迭代和完善，這兩種強子模型均能重現(xiàn)正負電子湮沒產(chǎn)生強子的復(fù)雜物理過程，且與實驗數(shù)據(jù)符合得很好。

北京譜儀III實驗團隊利用能區(qū)在22.3億-36.7億電子伏特正負電子對撞數(shù)據(jù)，以優(yōu)于3%的精度測量了R值。這一粒子物理領(lǐng)域重要實驗研究成果論文，近日已在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)在線發(fā)表。(完)