北京大学物理学院赵鹏巍课题组在无中微子双贝塔衰变研究中取得重要进展

近日，北京大学物理学院技术物理系赵鹏巍课题组完成的研究成果“无中微子双贝塔衰变的次领头阶预言”（“Next-to-Leading-Order Prediction for the Neutrinoless Double-Beta Decay”）在《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线发表。该工作提出了无中微子双贝塔衰变的相对论手征有效场论方法，首次从次领头阶（Next-to-Leading Order）水平计算出两中子的无中微子双贝塔衰变振幅，给出迄今最精确的两中子无中微子双贝塔衰变振幅，为当前和未来的实验研究提供了可靠的理论基础。

无中微子双贝塔衰变是一种极其稀有的核衰变过程，如果被实验观测到，将有力证明中微子是其自身的反粒子（即马约拉纳粒子），对揭示中微子的本质、宇宙物质起源机制等具有重要意义。然而，该过程的理论预言长期面临不确定性，尤其在2018年，国际上发现传统理论中缺失一个未知的“短程贡献”，严重影响了对相关实验的物理解释。

为解决这一问题，北京大学物理学院技术物理系2021级博士生杨一龙和赵鹏巍提出了一套基于相对论手征有效场论的理论框架，系统引入次领头阶修正，精确计算出两中子无中微子双贝塔衰变振幅，并通过高精度再现双核子散射过程中的电荷不变性与电荷对称性破缺效应，验证了理论在描述短程贡献方面的可靠性。新结果显著降低了理论不确定性，给出了迄今最精确的两中子无中微子双贝塔衰变振幅。该工作不仅填补了长期以来无中微子双贝塔衰变理论中的“缺失部分”，也为揭示中微子本质和新物理探索提供了关键支撑。

两中子无中微子双贝塔衰变振幅的领先阶（LO）与次领头阶（NLO）预测对比

杨一龙为第一作者，赵鹏巍为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京大学高性能计算平台等的支持。