尤郑昀教授团队在亚GeV暗物质研究中取得重要进展
近日，中山大学物理学院尤郑昀教授团队基于北京谱仪III（BESIII）的介子数据，通过
过程以极高的实验灵敏度对逃逸的亚GeV暗物质粒子进行了寻找，将亚GeV暗物质与核子散射截面的实验限制精度提高了约5个数量级。2026年7月16日，该研究成果以“Search for sub-GeV dark particles in ”为题，发表于物理学顶级期刊《Physical Review Letters》,并入选编辑推荐文章（PRL Editors’ Suggestion）。
图1：在BESIII实验中寻找和探测亚GeV暗物质的事例示意图。
暗物质是基于宇宙学观测所提出的一种不发光、不可见的新物质，占现在宇宙物质组成的比例约为84%，是宇宙物质的主要组成成分，但其质量和相互作用等基本性质依旧是基础科学界的一个未解之谜。在常见的热冻结机制的暗物质演化模型中，质量远大于1个GeV的暗物质只需要量级的耦合强度就能获得现在所观测到的暗物质占比，而质量为亚GeV的暗物质则需要远小于1的耦合强度才能够实现。后者的小耦合特点导致了亚GeV暗物质在实验中小观测概率的严峻挑战。实验上搜寻暗物质主要有三种方法：直接探测、间接探测和对撞机探测。这三种实验方法对于质量大于1GeV的大质量暗物质已经进行了长期的搜索，但没有观测到明显的重暗物质信号，并已对其施加了严格的实验限制。因此 ，质量更轻的亚GeV暗物质近年来受到了越来越多的研究关注。然而，和大质量暗物质不同，亚GeV暗物质与核子散射产生的实验信号无法达到传统实验方法的探测阈值，导致直接探测实验的灵敏度大幅降低，目前仍然存在大量的实验空白。
基于北京正负电子对撞机产生并由BESIII探测器收集的实验数据，尤郑昀教授团队对过程进行了搜寻，其中
是传递相互作用的暗标量玻色子，
是暗物质粒子。该过程得益于初态粒子𝜂的窄宽度、味守恒过程无电弱圈图压低、以及末态无螺旋度压低，对超出标准模型的新物理贡献十分敏感，与具备Yukawa耦合特征的暗希格斯粒子寻找在实验上能形成有效互补。最终，该过程的亚GeV暗物质衰变分支比上限在90%置信度下被设置为,与轻夸克的相应耦合强度上限被设置为
。该实验结果优于之前的直接探测实验结果，并进入到了有效场论在新物理能标为10个TeV时自然性所要求的允许参数空间。同时，考虑的热冻结过程，该实验结果的灵敏度能检测到解释宇宙暗物质占比所需要的相应参数空间。在一定的模型依赖（暗物质通过交换
与核子发生散射）假设下，与之前世界上最好的直接探测实验相比，该实验结果对亚GeV暗物质-核子散射截面的限制精度提升了约5个数量级，对于理解暗物质的本质和宇宙的组成及演化具有独特而重要的意义。
图2：实验结果对暗玻色子-轻夸克耦合强度（左）和暗物质-核子散射截面（右）的限制。
相关研究成果于2026年7月16日正式发表于Physical Review Letters,并入选为编辑推荐文章。论文以BESIII合作组名义发表，尤郑昀教授是代表合作组向PRL期刊投稿的通讯作者，其团队2024级博士生李志军是论文工作的实际第一作者和arxiv投稿人。
该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院重大科技基础设施开放研究项目的支持。
