重子数破坏是解释宇宙中物质-反物质不对称性的关键条件之一，也是超越标准模型新物理的一个普遍预言。核子衰变是检验重子数破坏现象最现实可行的途径。然而，历经数十年实验探索，重子数破坏的核子衰变过程仍未被观测到。随着当前和下一代中微子实验（如JUNO、DUNE、Hyper-Kamiokande等）将核子衰变列为核心物理目标之一，系统探索所有可能的衰变模式—包括常规与非常规类型—在理论与实验上均具有重要意义。
近日，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在重子数破坏的核子衰变研究领域取得重要进展。研究团队系统分析了三夸克参与的重子数不守恒的最一般相互作用形式，发现存在四种手征结构及其宇称反演，它们分别对应于QCD三味轻夸克手征群不同的不可约表示以及Lorentz群的不同表示[1]。针对八重态重子和八重态赝标量粒子系统，他们发现，以上每种相互作用形式在手征微扰论的领头阶均有唯一的实现方式。其中两种自1980年代提出以来已被广泛研究，另外两种新型手征结构在以往研究中被长期忽略，特别是其中一种与已知结构处于相同的手征阶。这些新结构导致的相互作用可对某些核子衰变过程产生显著影响，并广泛存在于有效场论和紫外物理模型中，为实验探索重子数破坏的重子衰变提供了新途径。
对于核子衰变到矢量介子的重子数破坏过程，研究团队首次建立了一个自洽的手征理论框架用于可靠计算此类过程[2]。这类衰变有丰富的实验数据，但一直缺乏可靠的理论计算方法。该框架为研究实验上的相关衰变过程奠定了坚实的理论基础。研究表明，通过考虑矢量介子模式，可有效解决仅考虑赝标量模式时出现的参数空间简并问题(如下图所示)。这一成果为推进核子衰变的深入研究提供了关键支撑。
以上相关研究成果于近期发表在《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett. 135, 161801）以及作为快报发表于《物理评论D》（Phys. Rev. D 112, L031704）上。该工作得到国家自然科学基金委员会的基金支持。
作者：马小东，王昊琳|通讯员：史瑞佳
论文链接：
[1] https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=63db1abe79ad0b97261a46139998d37d
[2] https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=94c38e8646478e50437c1401ca9bcd1b
原文链接：核物理与核技术全国重点实验室在核子的重子数破坏衰变领域取得重要进展|华南师大新闻网