在BESIII上通过J/ψ->U l+l-衰变过程对质量在1GeV以下暗光子的寻找与研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1832121
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    54.0万
  • 负责人：
    罗涛
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    A3201.北京正负电子对撞机
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Dark matter search is one of the great challenges in the field of particle physics and astrophysics, while the study of the U(1) gauge boson, also called dark photon with the mass scale in MeV/c^2 and GeV/c^2, which acts as a messenger particle of a hypothetical Dark Sector with residual interaction to the Standard Model, is one of the experimental hot topics. Base on the data sample of 0.45 billion ψ(3686) events collected with BESIII detector, we will explore the light dark photon with the mass below 1GeV/c^2 through the decays J/ψ->l+l-l+l-（including three channels：e+e-e+e-、e+e-mu+mu-和mu+mu-mu+mu-）. Here, the J/ψ production is from the decay of ψ(3686)->pi+pi- J/ψ. Comparing to the fixed-target experiments and B-factory, BESIII experiment has the advantages of higher luminosity and lower background level, respectively, thus we expect to get the comparable precision on the limit of the kinetic mixing strength. Furthermore, we will first measure the branching fractions of three decays in order to verify the QED calculation and test the lepton universality.
暗物质的寻找是当今粒子物理和天体物理研究的重大挑战之一，而理论假设存在的质量能标在MeV/c^2至GeV/c^2之间的连接暗物质和标准模型粒子之间的U(1)规范玻色子-暗光子也成为了当前实验研究的热点。基于BESIII探测器采集的4.5亿psi(3686)数据，我们将通过J/ψ->l+l-l+l-（包含三个道：e+e-e+e-、e+e-mu+mu-和mu+mu-mu+mu-）过程来寻找质量在1GeV/c^2以下的轻暗光子，其中J/ψ来自ψ(3686)->pi+pi- J/ψ衰变。与固定靶实验和B-工厂相比，BESIII实验分别具有亮度高和本底水平低的优势，所以我们预期将得到和其它实验精度相当的暗光子混合强度限制。同时，我们将首次精确测量这三个道的衰变分支比，以检验量子色动力学的计算和验证轻子普适性。

结项摘要

轻子普适性检验是当今粒子物理研究的热点。基于BESIII探测器采集的4.5亿ψ(3686)数据，我们通过ψ(3686)→pi pi J/ψ衰变过程首次观测到：J/ψ→e+e-e+e-和J/ψ→e+e-mu+mu-四轻子末态衰变过程，并测量了这两个过程的衰变分支比。我们测量到的衰变分支比与理论计算结果有显著差别，其中隐藏的物理机制有待理论学家和更多的实验结果来揭示。我们没有观测到J/ψ→mu+mu-mu+mu-衰变过程，只给出了该过程的衰变分支比上限。利用测量到的这三个过程的衰变分支比，我们对轻子普适性进行了检验。我们还尝试在前两个过程中寻找可能的CP破坏，但是没有发现CP破坏的迹象。相关研究结果已经总结成文，并发表在arXiv上。. 受益于本项目的支持，我们还完成了以下BESIII实验相关的工作：(1) 超子半轻衰变过程Lambda→p mu- nv_mu-bar的首次绝对分支比测量，该结果发表在PRL 127, 121802 (2021)； (2) 首次观测到双Cabibbo压低的衰变过程 D+→K+pi+pi-pi0，该结果发表在PRL 125, 141802 (2020)； (3) 通过tau+→e+ nv_e nv_tau-bar重建tau+来测量Ds+→tau+ nv_tau的绝对分支比，该结果发表在PRL 127, 171801 (2021)；(4) 寻找半轻衰变过程D0(+)→b1(1235)e+ nv_e，该结果发表在PRD 102, 112005 (2020)；(5)系统研究重味介子的半轻子衰变过程，文章发表在JHEP 02 (2021) 179。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Observation of the Doubly Cabibbo-Suppressed Decay D+ -> K+ pi(+) pi(-) pi(0) and Evidence for D+ -> K+ omega
双卡比博抑制衰变 D -> K pi( ) pi(-) pi(0) 的观察和 D -> K omega 的证据
  • DOI：
    10.1103/physrevlett.125.141802
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Physical Review Letters
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Ablikim M.;Achasov M. N.;Adlarson P.;Ahmed S.;Albrecht M.;Amoroso A.;An Q.;Anita;Bai Y.;Bakina O.;Ferroli R. Baldini;Balossino I;Ban Y.;Begzsuren K.;Bennett J. V;Berger N.;Bertani M.;Bettoni D.;Bianchi F.;Biernat J.;Bloms J.;Bortone A.;Boyko I;Briere R. A
  • 通讯作者：
    Briere R. A
Search for the semileptonic decay D0(+) -> b(1) (1235)(-(0))e(+)v(e)
搜索半轻衰变 D0( ) -> b(1) (1235)(-(0))e( )v(e)
  • DOI：
    10.1103/physrevd.102.112005
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    PHYSICAL REVIEW D
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Ablikim M.;Achasov M. N.;Adlarson P.;Ahmed S.;Albrecht M.;Amoroso A.;An Q.;Bai X. H.;Bai Y.;Bakina O.;Ferroli R. Baldini;Balossino I;Ban Y.;Begzsuren K.;Bennett J. V;Berger N.;Bertani M.;Bettoni D.;Bianchi F.;Biernat J.;Bloms J.;Bortone A.;Boyko I;Briere
  • 通讯作者：
    Briere
First Measurement of the Absolute Branching Fraction of Lambda -> p mu(-)(nu)over-bar(mu)
首次测量 Lambda 的绝对分支分数 -> p mu(-)(nu)over-bar(mu)
  • DOI：
    10.1103/physrevlett.127.121802
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Physical Review Letters
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Ablikim M.;Achasov M. N.;Adlarson P.;Ahmed S.;Albrecht M.;Aliberti R.;Amoroso A.;An M. R.;An Q.;Bai X. H.;Bai Y.;Bakina O.;Ferroli R. Baldini;Balossino I;Ban Y.;Begzsuren K.;Berger N.;Bertani M.;Bettoni D.;Bianchi F.;Bloms J.;Bortone A.;Boyko I;Briere R.
  • 通讯作者：
    Briere R.
Measurement of the Absolute Branching Fraction of D-s(+) -> tau(+)nu(tau) via tau(+) -> e(+)nu(e)(nu)over-bar(tau)
通过 tau( ) -> e( )nu(e)(nu)over-bar(tau) 测量 D-s( ) -> tau( )nu(tau) 的绝对分支分数
  • DOI：
    10.1103/physrevlett.127.171801
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Physical Review Letters
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Ablikim M.;Achasov M. N.;Adlarson P.;Ahmed S.;Albrecht M.;Aliberti R.;Amoroso A.;An M. R.;An Q.;Bai X. H.;Bai Y.;Bakina O.;Ferroli R. Baldini;Balossino I;Ban Y.;Begzsuren K.;Berger N.;Bertani M.;Bettoni D.;Bianchi F.;Bloms J.;Bortone A.;Boyko I;Briere R.
  • 通讯作者：
    Briere R.
A comprehensive study on the semileptonic decay of heavy flavor mesons
重味介子半轻衰变的综合研究
  • DOI：
    10.1007/jhep02(2021)179
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of High Energy Physics
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Lu Zhang;Xian-Wei Kang;Xin-Heng Guo;Ling-Yun Dai;Tao Luo;Chao Wang
  • 通讯作者：
    Chao Wang

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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