2026年6月11日，北京谱仪III(BESIII)实验在物质—反物质不对称研究中取得重要进展。研究团队利用BESIII实验采集的27亿ψ(3686)事例，对ψ(3686)→π⁺π⁻J/ψ强子跃迁过程开展了高精度电荷宇称(CP)对称性检验，并将粲夸克色电偶极矩的测量上限降低一个量级。该研究成果以题为“Precise Measurement of Chromo-Electric Dipole Moment of the Charm Quark”发表在《物理评论快报》[Phys. Rev. Lett. 136, 231903 (2026)]。
图1、ψ(3686)→π⁺π⁻J/ψ衰变过程的示意图。
在物理学中，CP破坏(即物质与反物质行为的不对称)被认为是解释宇宙中物质为何多于反物质的关键因素之一，而电偶极矩及色电偶极矩则是寻找新CP破坏来源的重要探针。此次研究中，BESIII实验利用从海量数据中筛选出的3000万ψ(3686)→π⁺π⁻J/ψ事例，测得CP不对称参数ACP为(0.6±1.8±0.1)×10-4，并确定粲夸克色电偶极矩的90%置信水平上限为2.1×10-15 e·cm。这一结果较此前最佳测量精度提升了一个数量级，是目前最精确的粲夸克色电偶极矩直接测量结果。
虽然尚未观测到明显的CP破坏信号，但该项研究显著提升了相关测量灵敏度，充分体现BESIII实验在陶-粲能区物理研究中的独特优势，并为检验标准模型、探索新物理以及理解宇宙演化中的物质—反物质不对称问题提供了重要实验数据。
图2、间接与直接粲夸克电偶极测量结果比较。
该研究由张景旭博士研究生在高能物理研究所房双世研究员和兰州大学王雄飞教授共同指导下完成。北京谱仪III探测器维护和离线软件团队、北京正负电子对撞机的加速器运行维护团队和高能物理研究所计算中心为数据采集和分析做出了重要贡献。该工作同时得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
