💡这项突破是什么?
9月2日，国际学术期刊《Nature》发表了题为“Exploring baryon semileptonic decays through polarization and entanglement”的研究成果。该研究基于北京正负电子对撞机II（BEPCII）上的北京谱仪III（BESIII）实验完成。研究团队首次在对撞机实验中利用量子纠缠与极化信息，提取卡比博—小林—益川（CKM）矩阵元|Vᵤₛ|，为检验标准模型开辟了一条新的独立路径。学校数理学院特聘副教授王顺被BESIII实验依托单位中国科学院高能物理研究所的实验物理中心认定为是该成果的实际第一作者。
CKM矩阵幺正性是粒子物理标准模型的核心预言之一，而当前通过不同衰变过程测得的|Vᵤₛ|值之间存在张力，亟需更多独立测量途径加以交叉验证，Λ超子的β衰变正是理想的探针。然而，反中微子几乎不与探测器发生作用，会带走无法直接观测的能量和动量；仅分析单个Λ的衰变产物，也难以把不同形状因子的作用清楚地区分开来。三十多年前，美国费米国家实验室曾完成这一领域最精确的测量，此后Λ超子贝塔衰变长期缺少新的高精度实验结果。
针对上述难题，团队历经六年半攻关，依托北京谱仪III（BESIII）实验平台，首次将量子纠缠和极化信息引入研究，创造性地开发了一套独特的联合角分布多变量拟合方法。团队将Λ与反Λ的产生、极化、量子纠缠和两侧衰变作为一个完整过程进行分析。对于没有被探测器直接记录的反中微子，团队则利用能量动量守恒重建其运动学信息。两方面信息相结合后，原本模糊的物理图像清晰可辨。
β衰变
引入量子纠缠和极化测量方法后，团队进一步在100亿个J/ψ衰变事例中筛选出1854个信号事例。该信号样本仅约为美国费米国家实验室早期实验的二十分之一，但对关键物理量的测量精度却与之相当，团队同时还首次测得了Λ超子β衰变的绝对分支比、弱电耦合参数以及反Λ的多个衰变参数，填补了领域内多项实验空白。目前该创新方法已应用于BESIII后续其他重子研究。
Λ粒子β衰变示意图：Λ粒子通过一个虚W⁻玻色子衰变为质子、电子和电子反中微子。饼图展示了参与该跃迁过程的主导矢量与轴矢量形状因子的相对大小。
本项成果的意义不仅是获得了新的实验数值，更在于证明量子纠缠和极化分析能够转化为重子β衰变中的实际测量信息。
“这项工作是在重要方法论突破的基础上取得的重大物理进展。”BESIII合作组发言人、中国科学院高能物理研究所研究员李海波指出，该工作创造性地引入量子纠缠和极化分析，极大提升了单事例的物理信息提取效率，首次实现了对正反Λ超子β衰变关键参数的同步测量，为人们在BESIII能区精确检验CKM幺正性开辟了一条新路径。
中国科学院院士、华东师范大学/复旦大学马余刚教授也充分肯定该成果。在他看来，团队成就了一项开创性工作。其突破不依赖于更先进的设备去堆叠数据量，而在于用更精妙的思路，让已有数据“焕发新生”。这就像借助人工智能，从斑驳泛黄的老照片中复原出清晰的细节，既是中国科学家在基础物理前沿的一次精彩亮相，也为下一代大科学装置的物理目标埋下了深远伏笔。
《Nature》同期配发由剑桥大学物理系Matt Kenzie教授撰写的观点文章，评价“在格点计算不断优化的同时，该方法开辟出一条基于超子测量确定CKM矩阵元|Vᵤₛ|的可行路径，其精度足以与K介子的黄金基准结果相媲美。物理学家借此得以对粒子物理标准模型的核心基石之一，开展期盼已久的独立检验。”
学校王顺特聘副教授为论文实际第一作者，复旦大学罗涛教授为论文实际通讯作者。东南大学物理学院潘祥副研究员、中国科学院高能物理研究所博士后Varvara Batozskaya、瑞典乌普萨拉大学研究员Andrzej Kupsc和Patrik Adlarson为论文主要完成人。研究得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、教育部、四川省科学技术厅、西南科技大学科研基金等项目资助。
北京谱仪III（BESIII）是运行在北京正负电子对撞机（BEPCII）上的大型粒子物理探测器，其国际合作者由来自15个国家约96个研究机构的约700名科学家组成。BESIII国际合作组是世界上研究陶-粲能区物理的高亮度前沿实验的代表，实验聚焦陶-粲能区的精密物理研究，在强子谱学、粲物理、陶物理和新物理寻找等领域取得了一系列世界领先成果。2025年，王顺特聘副教授牵头，西南科技大学成功加入该组织,是学校在粒子物理与核物理前沿科研布局上的重要突破。
成果链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10818-8
