三重态粲重子衰变中显著CP破坏的发现及其在标准模型检验中的意义

本研究首次系统预测了三重态粲重子衰变中的CP破坏效应。研究人员基于SU(3)F对称性和末态重散射框架，发现CP破坏幅度可达10-3量级，与D0→π+π-过程相当。该成果为粲重子领域CP破坏观测开辟了新途径，对验证标准模型和探索宇宙重子不对称性具有重要意义。

　　

在粒子物理领域，CP破坏（电荷-宇称对称性破坏）现象是理解宇宙物质-反物质不对称性的关键线索。虽然标准模型（SM）通过卡比博-小林-益川（CKM）矩阵提供了CP破坏的机制，但其预测的效应通常难以解释观测到的宇宙重子不对称性。近年来，LHCb实验在D⁰介子衰变中观测到意外大的CP破坏效应（约10^-3量级），这既可能是新物理的信号，也可能源于标准模型中尚未充分理解的强相互作用动力学。这一争议使得粲物理成为检验标准模型的前沿阵地。

针对这一科学难题，中国的研究人员首次系统研究了粲重子（B_c）衰变中的CP破坏效应。与粲介子相比，粲重子具有更丰富的自旋结构和衰变模式，可能提供新的观测窗口。研究团队基于SU(3)_F（味SU(3)）对称性分析和末态重散射（FSR）框架，建立了粲重子衰变振幅的参数化方法，成功将CKM压制振幅与主导振幅相关联。令人惊讶的是，理论预测显示部分衰变道的CP破坏幅度可达10^-3，与D⁰→π⁺π^-相当，远高于传统预期。这一重要发现发表于《Science Bulletin》，为实验验证粲重子CP破坏提供了明确的理论指引。

研究方法上，作者首先采用SU(3)_F对称性对有效拉氏量进行张量分解，区分了卡比博允许（CF）、单重卡比博压制（SCS）和双重卡比博压制（DCS）过程。通过最小χ²拟合最新实验数据，确定了振幅参数h?^b,c,d,e。关键创新在于将SU(3)_F拟合参数重新解释为动力学量，建立了与末态重散射过程的对应关系。这种方法避免了直接计算强相互作用的困难，同时保留了CP破坏所需的弱相位（λ_b, λ_d）和强相位。

Materials and methods
研究构建了SCS过程的树级算符表示，其中有效拉氏量包含15、6?和3表示。通过引入Wilson系数C_±和SU(3)_F张量H_±，将λ_s-λ_d和λ_b的贡献分离，为CP破坏提供必要的相位组合。

Results
数据分析显示，Ξ_c⁰→ΛK_S⁰和Ξ_c⁺→Ξ⁰K⁺等过程的CP不对称性A_CP可达(0.16±0.03)%。特别值得注意的是，U旋对称性预言Ξ_c⁰→Ξ⁰K_S⁰与Ξ_c⁺→Σ⁺K_S⁰的A_CP符号相反，这为实验验证提供了明确判据。

Discussion and conclusion
研究表明，粲重子衰变中的强相位足够大（如BESIII观测到的Ξ_c⁺→Ξ⁰K⁺相位移动），能支持显著CP破坏。理论预测与D介子系统的相似性暗示，这可能反映SU(3)_F破缺的普遍模式。该工作不仅提出了可观测的CP破坏信号，还建立了连接SU(3)_F参数与动力学量的新范式，对理解强相互作用在CP破坏中的作用具有深远意义。未来BESIII、LHCb等实验对这些过程的测量，将直接检验标准模型在粲重子领域的预测能力。