夸克偶极相互作用在标准模型中通过量子效应产生,受到圈因子及GIM机制的双重压低,因此其效应很微弱。这一特性使其可能成为探测超出标准模型新物理的重要窗口。在标准模型有效场论框架下,夸克偶极相互作用可由领头阶的量纲6算符产生。然而,由于该相互作用涉及夸克手性翻转,其在传统非极化对撞机观测量中的领头阶贡献被显著抑制,因而实验上难以直接探测,并造成理论研究的复杂性。

我校核物理与核技术全国重点实验室、量子物质研究院粒子物理唯象学研究团队的王昊琳博士与合作者提出了一种在深度非弹性散射过程中探测夸克偶极相互作用的新方法。该方法基于核子能量关联(NEC)观测量,通过构造奇手性的夸克NEC,测量靶碎裂区能量流的方位角不对称性,从而在单举过程中提取夸克横向自旋信息。

研究表明,在电子-离子对撞机实验中,通过测量靶碎裂区能量流的方位角不对称性,可以有效增强夸克偶极相互作用信号,显著提升对相关新物理效应的探测灵敏度。同时,该观测量基本不受其他新物理效应的干扰,从而有利于实现对目标相互作用的独立提取。该观测量无需使用极化质子束流,也不依赖末态强子的精确鉴别,在降低实验复杂度的同时能够保留更高的统计量,具有良好的实验可行性与应用前景。
相关研究成果近日发表于《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett. 136, 131902)。合作者包括中南大学黄应生副教授和赫尔辛基大学童炫博博士。依学科惯例,论文作者按姓氏字母排序。王昊琳博士的研究工作受到国家自然科学基金委员会的资助。
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