北京譜儀BESIII合作組利用連續能區2.23-3.67GeV正負電子對撞數據，以優于3%的精度測量了R值。這一研究成果2月10日在線發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

　　R值是正負電子湮沒產生強子與一對正負繆子的領頭階截面的比值，是粒子物理學中最重要的物理量之一。精確的R值數據對繆子反常磁矩的理論計算具有重要意義。最新的繆子反常磁矩的實驗測量值和理論計算值的差別達到約4.2倍標準偏差，暗示著新物理的存在，因而成為當前粒子物理的熱點話題。美國費米實驗室計劃進一步提高實驗測量精度，對理論計算提出了挑戰。而理論計算值的最主要誤差來自于領頭階強子真空極化項的貢獻，其計算采用色散積分方法需要R值作為輸入參數。由于微擾量子色動力學在低能區（< 5 GeV）的不適用性，實驗測量是獲取高精度R值的唯一途徑。因此，BESIII的R值測量對繆子反常磁矩理論預言具有重要意義。此外，高精度的R值對跑動電動力學耦合常數的理論計算亦是不可缺少的輸入參數，是精確檢驗標準模型的另一個重要途徑。

　　BESIII實驗團隊先后解決了實驗數據積分亮度的精確測量、強子事例的高效篩選、殘余QED本底事例和束流相關本底事例的估計、正負電子初態輻射修正的模擬和精確計算以及單舉強子事例的模擬和相應探測效率的估計等一系列關鍵問題。為可靠地估計R值的主要系統誤差，BESIII實驗團隊在充分完善現有單舉強子事例模擬模型的基礎上，創造性地提出并實現了充分利用已知遍舉過程的強子事例混合產生器。經過多輪迭代和完善，這兩種強子模型均能重現正負電子湮沒產生強子的復雜物理過程，且與實驗數據符合得很好。由于這些艱苦細致的工作，R值測量的精度最終在3.1 GeV以下好于2.6%、在3.1 GeV以上好于3.0%。

　　R值測量是BESIII實驗最重要的研究工作之一。上一代北京譜儀BESII完成R值測量，把當時的精度提高了一倍左右；此次BESIII的R值測量，再次把精度提高了一倍左右，為粒子物理提供了精確的基礎數據。

　　該研究工作得到了科技部、自然科學基金委、中科院、教育部等部門的支持。

　　文章鏈接: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.062004

圖：不同實驗在2.2 - 3.7 GeV能區的R值