⚛️ high-energy experiments

Search for the charged lepton flavour violating decay $\eta'\to e\mu$

BESIII 검출기에서 수집된 약 9,000만 개의 $J/\psi$ 이벤트를 포함하는 데이터셋을 사용하여, 본 연구는 전하를 띤 경ล자 맛깔 위반 붕괴인 $\eta'\to e\mu$ 에 대한 첫 번째 탐색 결과를 보고하며, 이의 분기비(branching fraction)에 대해 90% 신뢰 수준에서 $6.3\times10^{-7}$ 이라는 새로운 상한선을 설정하였는데, 이는 이전의 결과보다 거의 3배 차수(orders of magnitude)만큼 개선된 수치이다.

원저자: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, M. S. Anderson, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. BarbagiovannBESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, M. S. Anderson, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. Barbagiovanni, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. B. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, D. Cabiati, H. Cai, M. H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, X. Y. Chai, J. F. Chang, T. T. Chang, G. R. Che, Y. Z. Che, C. H. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, W. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, X. Y. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. K. Chen, J. Cheng, L. N. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. L. Dai, J. P. Dai, X. C. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, C. Q. Deng, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. De Mori, E. Di Fiore, X. X. Ding, Y. Ding, Y. X. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, Z. J. Dong, M. C. Du, S. X. Du, Shaoxu Du, X. L. Du, Y. Q. Du, Y. Y. Duan, Z. H. Duan, P. Egorov, G. F. Fan, J. J. Fan, Y. H. Fan, J. Fang, Jin Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Q. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, Q. X. Feng, Y. T. Feng, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Xu Gao, Y. Gao, Y. N. Gao, Y. Y. Gao, Yunong Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, A. Gilman, K. Goetzen, J. Gollub, J. B. Gong, J. D. Gong, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, M. Greco, M. D. Gu, M. H. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, H. Guo, J. N. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, X. Guo, Y. P. Guo, Z. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, J. Y. Han, T. T. Han, X. Han, F. Hanisch, K. D. Hao, X. Q. Hao, F. A. Harris, C. Z. He, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, Q. P. Hu, S. L. Hu, T. Hu, Y. Hu, Y. X. Hu, Z. M. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, P. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Y. S. Huang, T. Hussain, N. H\üsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. P. Ji, W. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, L. K. Jia, X. Q. Jia, D. Jiang, S. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, J. K. Jiao, Z. Jiao, L. C. L. Jin, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, X. L. Kang, X. S. Kang, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, L. Kr\öger, L. Kr\ümmel, Y. Y. Kuang, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. K\ühn, Q. Lan, W. N. Lan, T. T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, C. K. Li, Chunkai Li, Cong Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. L. Li, H. N. Li, H. P. Li, Hui Li, J. N. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, M. R. Li, M. T. Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. M. Li, Q. X. Li, R. Li, S. Li, S. X. Li, S. Y. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. Li, X. H. Li, X. K. Li, X. L. Li, X. Y. Li, X. Z. Li, Y. Li, Y. H. Li, Y. B. Li, Y. C. Li, Y. G. Li, Y. P. Li, Z. H. Li, Z. J. Li, Z. L. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, Z. Z. Liang, G. R. Liao, L. B. Liao, M. H. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, C. C. Lin, C. X. Lin, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. J. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, Kun Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. M. Liu, W. T. Liu, X. Liu, X. K. Liu, X. L. Liu, X. P. Liu, X. T. Liu, X. Y. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Yi Liu, Z. A. Liu, Z. D. Liu, Z. L. Liu, Z. Q. Liu, Z. X. Liu, Z. Y. Liu, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. H. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, J. R. Luo, J. S. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, Z. Y. Lv, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, Y. H. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, L. R. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. Y. Ma, T. Ma, X. T. Ma, X. Y. Ma, F. E. Maas, I. MacKay, M. Maggiora, S. Maity, S. Malde, L. M. Mansur, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. H. Meng, Z. X. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, B. Moses, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, H. Neuwirth, Z. Ning, S. Nisar, Q. L. Niu, W. D. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. L. Olsen, Q. Ouyang, I. V. Ovtin, S. Pacetti, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, G. L. Peng, H. P. Peng, X. J. Peng, Y. Y. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, V. Prasad, L. P\öpping, F. Z. Qi, H. R. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. H. Qiao, J. J. Qin, J. L. Qin, L. Q. Qin, L. Y. Qin, P. B. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, Z. H. Qu, J. Rademacker, K. Ravindran, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Q. Ruan, W. R. Ruangyoo, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, M. Schernau, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Y. Shan, Z. J. Shang, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, Ch. Y. Shi, H. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, M. H. Shi, S. Y. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. J. Song, M. H. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, M. Stolte, S. S Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. C. Sun, Y. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. Q. Sun, Z. T. Sun, H. Tabaharizato, N. T. Tagsinsit, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, J. J. Tang, L. F. Tang, Y. A. Tang, Z. H. Tang, L. Y. Tao, M. Tat, J. X. Teng, J. Y. Tian, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, K. Yu. Todyshev, I. Uman, E. van der Smagt, B. Wang, Bin Wang, Bo Wang, C. Wang, Chao Wang, Cong Wang, D. Y. Wang, F. K. Wang, H. J. Wang, H. R. Wang, J. Wang, J. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. W. Wang, M. Wang, Mi Wang, N. Y. Wang, P. Wang, S. Wang, Shun Wang, T. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, X. N. Wang, Xin Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. J. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Yanning Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Yuan Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Q. Wang, Z. Y. Wang, Zhi Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, D. J. Wei, H. R. Wei, F. Weidner, H. R. Wen, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, Lianjie Wu, S. G. Wu, S. M. Wu, X. W. Wu, Z. Wu, H. L. Xia, L. Xia, B. H. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, K. J. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, D. B. Xiong, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, T. D. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, W. H. Yan, W. P. Yan, X. Q. Yan, Y. Y. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, J. H. Yang, R. J. Yang, X. Y. Yang, Y. Yang, Y. G. Yang, Y. H. Yang, Y. M. Yang, Y. Q. Yang, Y. Z. Yang, Youhua Yang, Z. Y. Yang, W. J. Yao, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, Z. J. Ye, K. Yi, Junhao Yin, Z. Y. You, B. X. Yu, C. X. Yu, G. Yu, J. S. Yu, L. W. Yu, T. Yu, X. D. Yu, Y. C. Yu, Yongchao Yu, C. Z. Yuan, H. Yuan, J. Yuan, Jie Yuan, L. Yuan, M. K. Yuan, S. H. Yuan, Y. Yuan, C. X. Yue, Ying Yue, A. A. Zafar, F. R. Zeng, S. H. Zeng, X. Zeng, Y. J. Zeng, Yujie Zeng, Y. C. Zhai, Y. H. Zhan, B. L. Zhang, B. X. Zhang, D. H. Zhang, G. Y. Zhang, Gengyuan Zhang, H. Zhang, H. C. Zhang, H. H. Zhang, H. Q. Zhang, H. R. Zhang, H. Y. Zhang, Han Zhang, J. Zhang, J. J. Zhang, J. L. Zhang, J. Q. Zhang, J. S. Zhang, J. W. Zhang, J. X. Zhang, J. Y. Zhang, J. Z. Zhang, Jianyu Zhang, Jin Zhang, Jiyuan Zhang, L. M. Zhang, Lei Zhang, N. Zhang, P. Zhang, Q. Zhang, Q. Y. Zhang, Q. Z. Zhang, R. Y. Zhang, S. H. Zhang, S. N. Zhang, Shulei Zhang, X. M. Zhang, X. Y. Zhang, Y. T. Zhang, Y. H. Zhang, Y. P. Zhang, Yao Zhang, Yu Zhang, Yu Zhang, Z. Zhang, Z. D. Zhang, Z. H. Zhang, Z. L. Zhang, Z. X. Zhang, Z. Y. Zhang, Zh. Zh. Zhang, Zhilong Zhang, Ziyang Zhang, Ziyu Zhang, G. Zhao, J. -P. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, Lei Zhao, M. G. Zhao, R. P. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. L. Zhao, Y. P. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, B. M. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, W. Q. Zheng, X. R. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, J. Q. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. X. Zhou, Y. Z. Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, K. S. Zhu, L. X. Zhu, Lin Zhu, S. H. Zhu, T. J. Zhu, W. D. Zhu, W. J. Zhu, W. Z. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, X. Y. Zhuang, M. Zhuge, J. H. Zou, J. Zu

게시일 2026-08-07

📖 4 분 읽기🧠 심층 분석

CC BY 4.0

원저자: BESIII Collaboration, M. Ablikim, M. N. Achasov, P. Adlarson, X. C. Ai, C. S. Akondi, R. Aliberti, A. Amoroso, Q. An, Y. H. An, M. S. Anderson, Y. Bai, O. Bakina, H. R. Bao, X. L. Bao, M. Barbagiovanni, V. Batozskaya, K. Begzsuren, N. Berger, M. Berlowski, M. B. Bertani, D. Bettoni, F. Bianchi, E. Bianco, A. Bortone, I. Boyko, R. A. Briere, A. Brueggemann, D. Cabiati, H. Cai, M. H. Cai, X. Cai, A. Calcaterra, G. F. Cao, N. Cao, S. A. Cetin, X. Y. Chai, J. F. Chang, T. T. Chang, G. R. Che, Y. Z. Che, C. H. Chen, Chao Chen, G. Chen, H. S. Chen, H. Y. Chen, M. L. Chen, S. J. Chen, S. M. Chen, T. Chen, W. Chen, X. R. Chen, X. T. Chen, X. Y. Chen, Y. B. Chen, Y. Q. Chen, Z. K. Chen, J. Cheng, L. N. Cheng, S. K. Choi, X. Chu, G. Cibinetto, F. Cossio, J. Cottee-Meldrum, H. L. Dai, J. P. Dai, X. C. Dai, A. Dbeyssi, R. E. de Boer, D. Dedovich, C. Q. Deng, Z. Y. Deng, A. Denig, I. Denisenko, M. Destefanis, F. De Mori, E. Di Fiore, X. X. Ding, Y. Ding, Y. X. Ding, J. Dong, L. Y. Dong, M. Y. Dong, X. Dong, Z. J. Dong, M. C. Du, S. X. Du, Shaoxu Du, X. L. Du, Y. Q. Du, Y. Y. Duan, Z. H. Duan, P. Egorov, G. F. Fan, J. J. Fan, Y. H. Fan, J. Fang, Jin Fang, S. S. Fang, W. X. Fang, Y. Q. Fang, L. Fava, F. Feldbauer, G. Felici, C. Q. Feng, J. H. Feng, Q. X. Feng, Y. T. Feng, M. Fritsch, C. D. Fu, J. L. Fu, Y. W. Fu, H. Gao, Xu Gao, Y. Gao, Y. N. Gao, Y. Y. Gao, Yunong Gao, Z. Gao, S. Garbolino, I. Garzia, L. Ge, P. T. Ge, Z. W. Ge, C. Geng, A. Gilman, K. Goetzen, J. Gollub, J. B. Gong, J. D. Gong, L. Gong, W. X. Gong, W. Gradl, M. Greco, M. D. Gu, M. H. Gu, C. Y. Guan, A. Q. Guo, H. Guo, J. N. Guo, L. B. Guo, M. J. Guo, R. P. Guo, X. Guo, Y. P. Guo, Z. Guo, A. Guskov, J. Gutierrez, J. Y. Han, T. T. Han, X. Han, F. Hanisch, K. D. Hao, X. Q. Hao, F. A. Harris, C. Z. He, K. K. He, K. L. He, F. H. Heinsius, C. H. Heinz, Y. K. Heng, C. Herold, P. C. Hong, G. Y. Hou, X. T. Hou, Y. R. Hou, Z. L. Hou, H. M. Hu, J. F. Hu, Q. P. Hu, S. L. Hu, T. Hu, Y. Hu, Y. X. Hu, Z. M. Hu, G. S. Huang, K. X. Huang, L. Q. Huang, P. Huang, X. T. Huang, Y. P. Huang, Y. S. Huang, T. Hussain, N. H\üsken, N. in der Wiesche, J. Jackson, Q. Ji, Q. P. Ji, W. Ji, X. B. Ji, X. L. Ji, Y. Y. Ji, L. K. Jia, X. Q. Jia, D. Jiang, S. J. Jiang, X. S. Jiang, Y. Jiang, J. B. Jiao, J. K. Jiao, Z. Jiao, L. C. L. Jin, S. Jin, Y. Jin, M. Q. Jing, X. M. Jing, T. Johansson, S. Kabana, X. L. Kang, X. S. Kang, B. C. Ke, V. Khachatryan, A. Khoukaz, O. B. Kolcu, B. Kopf, L. Kr\öger, L. Kr\ümmel, Y. Y. Kuang, X. Kui, N. Kumar, A. Kupsc, W. K\ühn, Q. Lan, W. N. Lan, T. T. Lei, M. Lellmann, T. Lenz, C. Li, C. H. Li, C. K. Li, Chunkai Li, Cong Li, D. M. Li, F. Li, G. Li, H. B. Li, H. J. Li, H. L. Li, H. N. Li, H. P. Li, Hui Li, J. N. Li, J. S. Li, J. W. Li, K. Li, K. L. Li, L. J. Li, L. K. Li, Lei Li, M. H. Li, M. R. Li, M. T. Li, P. L. Li, P. R. Li, Q. M. Li, Q. X. Li, R. Li, S. Li, S. X. Li, S. Y. Li, Shanshan Li, T. Li, T. Y. Li, W. D. Li, W. G. Li, X. Li, X. H. Li, X. K. Li, X. L. Li, X. Y. Li, X. Z. Li, Y. Li, Y. H. Li, Y. B. Li, Y. C. Li, Y. G. Li, Y. P. Li, Z. H. Li, Z. J. Li, Z. L. Li, Z. X. Li, Z. Y. Li, C. Liang, H. Liang, Y. F. Liang, Y. T. Liang, Z. Z. Liang, G. R. Liao, L. B. Liao, M. H. Liao, Y. P. Liao, J. Libby, A. Limphirat, C. C. Lin, C. X. Lin, D. X. Lin, T. Lin, B. J. Liu, B. X. Liu, C. Liu, C. X. Liu, F. Liu, F. H. Liu, Feng Liu, G. M. Liu, H. Liu, H. B. Liu, H. M. Liu, Huihui Liu, J. B. Liu, J. J. Liu, K. Liu, K. Y. Liu, Ke Liu, Kun Liu, L. Liu, L. C. Liu, Lu Liu, M. H. Liu, P. L. Liu, Q. Liu, S. B. Liu, T. Liu, W. M. Liu, W. T. Liu, X. Liu, X. K. Liu, X. L. Liu, X. P. Liu, X. T. Liu, X. Y. Liu, Y. Liu, Y. B. Liu, Yi Liu, Z. A. Liu, Z. D. Liu, Z. L. Liu, Z. Q. Liu, Z. X. Liu, Z. Y. Liu, X. C. Lou, H. J. Lu, J. G. Lu, X. L. Lu, Y. Lu, Y. H. Lu, Y. P. Lu, Z. H. Lu, C. L. Luo, J. R. Luo, J. S. Luo, M. X. Luo, T. Luo, X. L. Luo, Z. Y. Lv, X. R. Lyu, Y. F. Lyu, Y. H. Lyu, F. C. Ma, H. L. Ma, Heng Ma, J. L. Ma, L. L. Ma, L. R. Ma, Q. M. Ma, R. Q. Ma, R. Y. Ma, T. Ma, X. T. Ma, X. Y. Ma, F. E. Maas, I. MacKay, M. Maggiora, S. Maity, S. Malde, L. M. Mansur, Y. J. Mao, Z. P. Mao, S. Marcello, A. Marshall, F. M. Melendi, Y. H. Meng, Z. X. Meng, G. Mezzadri, H. Miao, T. J. Min, R. E. Mitchell, X. H. Mo, B. Moses, N. Yu. Muchnoi, J. Muskalla, Y. Nefedov, F. Nerling, H. Neuwirth, Z. Ning, S. Nisar, Q. L. Niu, W. D. Niu, Y. Niu, C. Normand, S. L. Olsen, Q. Ouyang, I. V. Ovtin, S. Pacetti, Y. Pan, A. Pathak, Y. P. Pei, M. Pelizaeus, G. L. Peng, H. P. Peng, X. J. Peng, Y. Y. Peng, K. Peters, K. Petridis, J. L. Ping, R. G. Ping, S. Plura, V. Prasad, L. P\öpping, F. Z. Qi, H. R. Qi, S. Qian, W. B. Qian, C. F. Qiao, J. H. Qiao, J. J. Qin, J. L. Qin, L. Q. Qin, L. Y. Qin, P. B. Qin, X. P. Qin, X. S. Qin, Z. H. Qin, J. F. Qiu, Z. H. Qu, J. Rademacker, K. Ravindran, C. F. Redmer, A. Rivetti, M. Rolo, G. Rong, S. S. Rong, F. Rosini, Ch. Rosner, M. Q. Ruan, W. R. Ruangyoo, N. Salone, A. Sarantsev, Y. Schelhaas, M. Schernau, K. Schoenning, M. Scodeggio, W. Shan, X. Y. Shan, Z. J. Shang, J. F. Shangguan, L. G. Shao, M. Shao, C. P. Shen, H. F. Shen, W. H. Shen, X. Y. Shen, B. A. Shi, Ch. Y. Shi, H. Shi, J. L. Shi, J. Y. Shi, M. H. Shi, S. Y. Shi, X. Shi, H. L. Song, J. J. Song, M. H. Song, T. Z. Song, W. M. Song, Y. X. Song, Zirong Song, S. Sosio, S. Spataro, S. Stansilaus, F. Stieler, M. Stolte, S. S Su, G. B. Sun, G. X. Sun, H. Sun, H. K. Sun, J. F. Sun, K. Sun, L. Sun, R. Sun, S. S. Sun, T. Sun, W. Y. Sun, Y. C. Sun, Y. H. Sun, Y. J. Sun, Y. Z. Sun, Z. Q. Sun, Z. T. Sun, H. Tabaharizato, N. T. Tagsinsit, C. J. Tang, G. Y. Tang, J. Tang, J. J. Tang, L. F. Tang, Y. A. Tang, Z. H. Tang, L. Y. Tao, M. Tat, J. X. Teng, J. Y. Tian, W. H. Tian, Y. Tian, Z. F. Tian, K. Yu. Todyshev, I. Uman, E. van der Smagt, B. Wang, Bin Wang, Bo Wang, C. Wang, Chao Wang, Cong Wang, D. Y. Wang, F. K. Wang, H. J. Wang, H. R. Wang, J. Wang, J. J. Wang, J. P. Wang, K. Wang, L. L. Wang, L. W. Wang, M. Wang, Mi Wang, N. Y. Wang, P. Wang, S. Wang, Shun Wang, T. Wang, W. Wang, W. P. Wang, X. F. Wang, X. L. Wang, X. N. Wang, Xin Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Y. F. Wang, Y. H. Wang, Y. J. Wang, Y. L. Wang, Y. N. Wang, Yanning Wang, Yaqian Wang, Yi Wang, Yuan Wang, Z. Wang, Z. L. Wang, Z. Q. Wang, Z. Y. Wang, Zhi Wang, Ziyi Wang, D. Wei, D. H. Wei, D. J. Wei, H. R. Wei, F. Weidner, H. R. Wen, S. P. Wen, U. Wiedner, G. Wilkinson, J. F. Wu, L. H. Wu, L. J. Wu, Lianjie Wu, S. G. Wu, S. M. Wu, X. W. Wu, Z. Wu, H. L. Xia, L. Xia, B. H. Xiang, D. Xiao, G. Y. Xiao, H. Xiao, Y. L. Xiao, Z. J. Xiao, C. Xie, K. J. Xie, Y. Xie, Y. G. Xie, Y. H. Xie, Z. P. Xie, T. Y. Xing, D. B. Xiong, G. F. Xu, H. Y. Xu, Q. J. Xu, Q. N. Xu, T. D. Xu, X. P. Xu, Y. Xu, Y. C. Xu, Z. S. Xu, F. Yan, L. Yan, W. B. Yan, W. C. Yan, W. H. Yan, W. P. Yan, X. Q. Yan, Y. Y. Yan, H. J. Yang, H. L. Yang, H. X. Yang, J. H. Yang, R. J. Yang, X. Y. Yang, Y. Yang, Y. G. Yang, Y. H. Yang, Y. M. Yang, Y. Q. Yang, Y. Z. Yang, Youhua Yang, Z. Y. Yang, W. J. Yao, Z. P. Yao, M. Ye, M. H. Ye, Z. J. 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Zhao, J. -P. Zhao, J. Y. Zhao, J. Z. Zhao, L. Zhao, Lei Zhao, M. G. Zhao, R. P. Zhao, S. J. Zhao, Y. B. Zhao, Y. L. Zhao, Y. P. Zhao, Y. X. Zhao, Z. G. Zhao, A. Zhemchugov, B. Zheng, B. M. Zheng, J. P. Zheng, W. J. Zheng, W. Q. Zheng, X. R. Zheng, Y. H. Zheng, B. Zhong, C. Zhong, X. Zhong, H. Zhou, J. Q. Zhou, S. Zhou, X. Zhou, X. K. Zhou, X. R. Zhou, X. Y. Zhou, Y. X. Zhou, Y. Z. Zhou, A. N. Zhu, J. Zhu, K. Zhu, K. J. Zhu, K. S. Zhu, L. X. Zhu, Lin Zhu, S. H. Zhu, T. J. Zhu, W. D. Zhu, W. J. Zhu, W. Z. Zhu, Y. C. Zhu, Z. A. Zhu, X. Y. Zhuang, M. Zhuge, J. H. Zou, J. Zu

원본 논문은 CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

우주를 아주 작은 입자들이 벌이는 거대한 코스믹 의자 뺏기 게임이라고 상상해 보세요. 이 게임에는 누가 어디에 앉을 수 있는지에 대한 엄격한 규칙이 있습니다. 가장 근본적인 규칙 중 하나는 바로 '맛(flavor) 보존'입니다. 여기서 '맛'은 특정 유니폼이나 팀 저지라고 생각하면 됩니다. 전자는 파란색, 뮤온은 빨간색, 타우는 초록색 유니폼을 입고 있습니다. 표준 모델이라는 물리학의 표준 규칙 책에 따르면, 파란색 저지를 입은 플레이어가 음악이 연주되는 동안 갑자기 저지를 갈아입고 빨간색이 될 수는 없습니다. 그들은 자신의 팀에 머물러야 합니다.

하지만 과학자들은 최근 중성미자(neutrinos)—유령 같고 질량이 거의 없는 이들의 사촌 격인 입자—가 이 규칙을 어긴다는 사실을 발견했습니다. 중성미자는 맛을 바꿀 수 있는데, 이는 마치 파란색 선수가 몰래 저지를 빨간색으로 바꾸는 것과 같습니다. 하지만 여기 함정이 있습니다. 중성미자는 이럴 수 있지만, 더 무거운 전하를 띤 입자들(전자나 뮤온 같은)은 훨씬 더 고집스러워야 한다는 점입니다. 만약 우리가 전자와 뮤온이 일어나서는 안 될 방식으로 위치를 바꾸는 것을 포착한다면, 그것은 결정적인 증거(smoking gun)를 찾는 것과 같습니다. 그것은 우리가 불가능하다고 믿었던 규칙을 깨뜨리는 숨겨진 플레이어, 보이지 않는 힘, 혹은 완전히 새로운 물리학이 커튼 뒤에 도사리고 있다는 것을 의미할 것입니다. 이것이 바로 '하전된 경량자 맛 변화(Charged Lepton Flavor Violation, CLFV)'를 찾는 여정입니다. 즉, 우리 현재의 지도보다 우주가 훨씬 더 크다는 것을 증명할 '매트릭스의 오류'를 찾는 일입니다.

BESIII에서의 위대한 저지 교체 추적

이 최신 추적 단계에서, BESIII 협력단은 거대한 입자 충돌기에서 활동하는 매우 관찰력이 뛰어난 탐정 팀처럼 행동했습니다. 그들은 특정하고 희귀한 사건, 즉 에타 프라임( $\eta'$ ) 입자가 전자와 뮤온으로 붕괴하는 사건( $\eta' \to e\mu$ )에 주목했습니다. 만약 이 일이 일어난다면, 그것은 새로운 물리학의 명확한 신호가 될 것입니다.

이 희귀한 사건을 포착하기 위해, 팀은 방대한 용의자 집단이 필요했습니다. 그들은 중국의 BEPCII 충돌기에 위치한 거대하고 첨단 기술이 집약된 카메라이자 센서 배열인 BESIII 검출기를 사용했습니다. 그들은 $(899 reason \pm 40) \times 10^6$ (즉, 거의 90억 개!)의 전자와 양전자 충돌 데이터를 수집했습니다. 이 충돌들은 엄청난 수의 $J/\psi$ 입자들을 만들어냈습니다. $J/\psi$ 를 부모 입자라고 생각하면 되는데, 이 입자가 부서질 때 때때로 **에타 프라임( $\eta'$ )**과 광자(빛의 입자)를 탄생시킵니다. 팀은 이 모든 충돌 중에서 조사할 수 있는 에타 프라임 입자가 약 $(47.5 \pm 0.6) \times 10^6$ 개 생성되었을 것으로 추정했습니다.

팀의 전략은 붐비는 방 안에 함정을 설치하는 것과 같았습니다. 그들은 에타 프라임이 규칙을 어길 때의 "범죄 현장"이 어떤 모습일지 정확히 알고 있었습니다. 에타 프라임은 사라지고, 서로 반대 방향으로 움직이는 하나의 전자와 하나의 뮤온이라는 두 개의 궤적을 남길 것입니다. 그들은 검출기의 초정밀 도구들을 사용하여 이 입자들을 식별했습니다. 검출기에는 체 역할을 하는 층들이 있습니다:

**드리프트 챔버(Drift Chamber)**는 입자의 경로를 추적합니다.
**비행 시간 시스템(Time-of-Flight system)**은 입자가 얼마나 빨리 움직이는지 측정합니다.
**전자기 칼로리미터(Electromagnetic Calorimeter)**는 입자가 충돌할 때 쏟아내는 에너지의 양을 측정합니다.
**뮤온 카운터(Muon Counter)**는 입자가 강철 층을 뚫고 지나갈 수 있는지 확인합니다 (뮤온은 강하지만, 파이온은 그렇지 않습니다).

이 모든 단서들을 결합함으로써, 그들은 실제 전자, 실제 뮤온, 그리고 흔하지만 그곳에 있어서는 안 될 가짜들(예: 파이온)을 구별할 수 있었습니다. 또한 그들은 에타 프라임이 사라지기 전에 그곳에 있었음을 확인해 주는 수학적 지문인 특정 '재동 질량(recoil mass)'도 확인했습니다.

판결: 교체 발견되지 않음

수십억 건의 사건을 걸러내고 매우 엄격한 필터를 적용한 결과, 팀은 그들이 쫓던 범죄와 닮은 두 개의 후보 사건을 발견했습니다. 그러나 배경 잡음(신호처럼 보일 수 있는 무작위 입자 충돌의 '정적')을 확인했을 때, 알려진 물리학으로부터 예상되는 사건은 0건이라는 것을 깨달았습니다. 하지만 데이터가 매우 깨끗하고 배경 잡음이 매우 낮았기 때문에, 이 두 사건은 명확한 '결정적 증거'가 되기에는 부족했습니다. 그것들은 통계적인 우연(fluke)이었을 가능성이 높았습니다.

따라서 팀은 찾고 있던 새로운 물리학을 발견하지 못했습니다. 대신, 그들은 이 "저지 교체"가 얼마나 자주 일어날 수 있는지에 대한 매우 엄격한 새로운 한계치를 설정했습니다. 그들은 에타 프라임이 전자와 뮤온으로 변할 확률(분기비, branching fraction)이 90% 신뢰 수준에서 $6.3 \times 10^{-7}$ (또는 0.00000063) 미만이라고 계산했습니다.

이것이 중요한 이유

이 결과는 이전의 최고 한계치를 거의 **세 자릿수(1,000배)**나 개선했다는 점에서 매우 중요합니다. 이전의 한계치는 $4.7 \times 10^{-4}$ 였습니다. 이를 체감하기 위해 설명하자면, 예전의 한계치가 이 사건이 2,000번 시도할 때 한 번꼴로 일어날 수 있다고 말했다면, 새로운 한계치는 이 사건이 150만 번 시도할 때 한 번 미만으로 일어난다고 말하는 것입니다.

이 그물을 더 촘촘하게 만듦으로써, 과학자들은 이 붕괴가 더 자주 일어날 것이라고 예측했던 수많은 이론적 모델들을 배제했습니다. 또한 그들은 새로운 물리학 이론들이 이러한 금지된 상호작용이 얼마나 강하게 일어나는지를 설명하는 수학적 수치인 '윌슨 계수(Wilson coefficients)'에 대해 훨씬 더 엄격한 제약을 가했습니다. 요약하자면, 우주는 여 still 전자가 뮤온으로 저지를 바꾸지 않는다는 규칙을 고수하고 있으며, 이 규칙을 깨뜨리려는 새로운 물리학이 있다면 그 존재는 우리가 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 미묘하고 숨겨져 있어야 한다는 것입니다. 추적은 계속되지만, 탐색 영역은 방금 훨씬 더 작아졌습니다.

기술 요약: $\eta' \to e\mu$ 전하를 띤 경량자 맛깔 위반 붕괴 탐색

문제 및 동기
중성미자 진동의 관측은 중성미자 질량을 포함하여 확장된 표준 모델(Standard Model, SM) 내에서 중성미자 혼합을 통해 전하를 띤 경량자 맛깔 위반(Charged Lepton Flavour Violating, CLFV) 과정이 발생할 수 있음을 의미하며, 이는 경량자 맛깔이 자연계에서 정확한 대칭성이 아님을 확증한다. 그러나 이러한 과정에 대한 예측된 분기비(branching fraction)는 중성미자 질량의 미미함으로 인해 극도로 억제되어 있다. 따라서 CLFV 과정의 실험적 관측은 표준 모델을 넘어서는 새로운 물리학(Beyond the Standard Model, BSM)의 명백한 징후가 될 것이다. 다른 SM 보존 법칙들과 달리, 경량자 맛깔 보존은 근본적인 보존 전류와 결부되어 있지 않으므로, 2 힉스 이중항 모델(Two Higgs Doublet Model), 최소 초대칭 표준 모델(MSSM), 대통일 이론(Grand Unified Theories), 그리고 see-saw 메커니나와 같은 많은 BSM 모델들이 자연스럽게 CLFV 전이를 도입할 수 있게 한다.

이러한 메커니즘을 조사하기 위해, 유효장론(Effective Field Theory, EFT)이 쿼크로니움(quarkonium)의 CLFV 붕괴를 기술하는 데 사용된다. $\eta'$ 중간자의 경우, $\eta' \to e\mu$ 붕괴는 4-페르미온 상호작용(축 및 의사스칼라) 및 글루온-페르미온 상호작용과 관련된 특정 윌슨 계수(Wilson coefficients)에 민감하다. 이 붕괴에 대한 이전의 실험적 한계치, 구체적으로 90% 신뢰 수준(CL)에서 $4.7 \times 10^{-4}$ 였던 CLEO의 결과는 상당한 개선의 여지를 남겨두었다. 본 분석은 BESIII 검출기로 수집된 세계 최대 규모의 $J/\psi$ 데이터 샘플을 사용하여 CLFV 과정인 $\eta' \to e\mu$ 를 탐색하는 것을 목표로 한다.

방법론
본 분석은 BEPCII 충돌기에서 BESIII 검출기를 사용하여 중심 질량 에너지 $\sqrt{s} = 3.097$ GeV에서 $e^+e^-$ 충돌을 통해 수집된 $(8998 \pm 40) \times 10^6$ 개의 $J/\psi$ 이벤트를 활용한다. 탐색은 $J/\psi \to \gamma \eta'$ 붕괴에 이어 CLFV 붕패인 $\eta' \to e\mu$ 과정을 통해 진행된다.

이벤트 선택:
- 위상(Topology): 이벤트는 반드시 두 개의 반대 전하를 가진 궤적과 하나의 에너지가 높은 광자를 포함해야 한다.
- 입자 식별(Particle Identification, PID): 전자 후보는 드리프트 챔버의 이온화 에너지 손실($dE/dx$), 비행 시간(TOF), 그리고 전자기 칼로리미터(EMC) 샤워 형태를 사용하여 식별되며, 높은 전자 가설 확률과 $E/p > 0.8$ 의 에너지-운동량 비율을 요구한다. 뮤온 후보는 $dE/dx$, EMC 에너지 침착(0.1–0.3 GeV로 제한), 그리고 저항판 뮤온 카운터(MUC)에서의 침투 깊이를 사용하여 파이온과 구별된다.
- 운동학(Kinematics): 에너지-운동량 보존을 강제하기 위해 $\gamma e\mu$ 계통에 4-제약(4C) 운동학적 적합(kinematic fit)을 적용한다. $\chi^2_{4C} > 100$ 인 이벤트는 폐기한다.
- 신호 영역: 광자의 재적(recoil mass)인 $M_{\text{recoil}}^\gamma$ 를 계산한다. 명목상의 $\eta'$ 질량 주변의 질량 분해능의 약 5배에 해당하는 신호 창 $(0.932, 0.982) \text{ GeV}/c^2$ 내에 들어오는 후보들을 선택한다.
배경 사건 추정(Background Estimation):
- 포괄적 $J/\psi$ 배경: 약 90억 개의 $J \text{ } \psi$ 이벤트를 포함하는 포괄적 몬테카를로(MC) 샘플을 분석하였다. 신호 영역 내에서 선택 기준을 통과한 배경 사건은 없었다.
- 연속체 배경(Continuum Background): 오프-레조넌스(off-resonance) 에너지( $\sqrt{s} = 3.080, 3.650, 3.682, 3.773$ GeV)에서 수집된 데이터 샘플을 사용하여 연속체 기여를 추정하였다. 이 샘플들은 $J/\psi$ 데이터의 휘도를 맞추기 위해 스케일링 및 가중치가 부여되었다. 신호 영역 내에서 관측된 연속체 이벤트는 없었다.
- 총 배경: 추정된 총 배경 수율은 0이다.
계통 불확실성(Systematic Uncertainties):
계통 불확실성은 궤적 효율, PID, 광자 선택, 4C 운동학적 적합, 신호 MC 통계량, 생성된 $J/\psi$ 의 총 개수, 그리고 $J/\psi \to \gamma \eta'$ 의 분기비에 대해 평가되었다. 신호 효율에 대한 결합 계통 불확실성은 7.5%이며, 생성된 $\eta'$ 중간자의 수에 대한 불확실성은 1.3%이다.
통계 분석:
효율 및 배경 수율과 관련된 섭잡수 매개변수(nuisance parameters)를 고려하여 프로파일 가능도 방법(profile likelihood method)을 사용하여 분기비에 대한 상한선(upper limit, UL)을 도출하였다.

주요 결과

관측: 신호 영역에서 2개의 후보 이벤트가 관측되었다.
유의성: 기대되는 배경 사건이 0이고, 포괄적 MC와 실험 데이터 사이의 통계적 유사성을 고려할 때, 배경에 대한 통계적으로 유의미한 과잉은 관측되지 않았다.
상한선: 90% 신뢰 수준에서의 분기비 상한선은 다음과 같다:
$\mathcal{B}(\eta' \to e\mu) < 6.3 \times 10^{-7}$
윌슨 계수: 이 한계치를 바탕으로, 붕괴를 지배하는 유효 연산자(effective operators)에 대한 윌슨 계수 제약이 개선되었다. 축(axial, $C_{AL/AR}$ ), 의사스칼라(pseudoscalar, $C_{PL/PR}$ ), 그리고 글루온(gluonic, $C_{\tilde{G}L/\tilde{G}R}$ ) 연산자에 대한 $|C/\Lambda^2|$ 의 한계치는 이전 결과와 비교하여 약 1~2 자릿수(order of magnitude) 강화되었다.

의의
본 연구는 $\eta' \to e\mu$ 붕괴 채널에 대해 현재까지 가장 엄격한 제약을 제시하며, 이전의 최선 결과(CLEO)를 거의 3 자릿수 개선하였다. BESIII의 방대한 $J/\psi$ 데이터셋을 활용함으로써, 본 분석은 의사스칼라 섹터에서의 CLFV 상호작용에 대한 상보적인 제약을 제공한다. 이 결과는 전하를 띤 경량자 맛깔 위반을 예측하는 모델들의 매개변수 공간을 테스트하며, 표준 모델을 넘어서는 물리학을 탐색하는 광범위한 실험 프로그램에 기여한다.

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