图一、反与质子湮灭瞬间：多粒子喷发的微观图景示意
在宇宙中，物质和反物质粒子在相遇时会瞬间湮灭，化为能量和其他粒子。在北京正负电子对撞机上的北京谱仪III实验中，粒子对撞可以产生海量的反物质粒子，因此，北京谱仪III实验是研究反物质行为的理想场所。目前，北京谱仪III实验已收集到约 100 亿个粒子的衰变事例数据，其中，有一部分粒子会衰变成一对正反粒子。这里，粒子是一种类似于质子、但其中包含了一个奇异夸克的粒子。
在本项研究中，研究团队对北京谱仪III实验收集到的过程的数据进行了系统分析，并利用反在探测器材料中与静止的质子发生的次级相互作用，研究了反与质子的湮灭反应。通过重建末态粒子，团队首次观测到反应和衰变的过程，并对其产生截面进行了测量，分别为约 8.5 mb 和7.9 mb。同时，团队还对衰变过程给出了严格的上限。
在进一步的分析中，研究人员在不变质量谱中观察到共振的迹象，并测得对应反应的截面约为12.5 mb。这一结果为理解多介子产生过程中的中间共振结构提供了重要实验依据。
本项研究利用了一种创新方法：通过衰变产生的超子作为“束流”，并利用探测器冷却油中的静止质子作为靶，实现了对反超子-核子湮灭过程的精确研究。这种方法克服了传统实验中缺乏反超子束
流的限制，为研究含奇异性的反重子相互作用提供了全新途径。
图二、 湮灭多介子产生过程的不变质量谱与信号提取
反超子-核子相互作用是强相互作用研究中的重要前沿问题，目前实验数据极为稀缺。本次测量结果不仅为该领域提供了首批关键实验数据，还对理论模型(如 SU(3) 味对称性、手征有效场论及格点QCD计算)提出了重要约束。同时，这些结果对于理解致密天体(如中子星)中的奇异物质性质，以及重离子碰撞中反重子产生与输运过程具有重要意义。
未来，在BESIII/BEPCII升级改造后，该研究方法有望得到进一步拓展，为系统研究反超子-核子散射与湮灭动力学提供更加精确的数据支持，从而深化人们对强相互作用在奇异夸克体系中的认识。
该研究由原中国科学院高能物理研究所实验物理中心博士后沈宏飞在李海波研究员指导下与其他合作者共同完成，高能物理研究所计算中心和国家高能物理科学数据中心为数据采集和分析做出了重要贡献。
