首页> 中文学位 >J/ψ辐射衰变中X(1840)性质与η’衰变的研究
【6h】

J/ψ辐射衰变中X(1840)性质与η’衰变的研究

代理获取

目录

声明

摘要

第一章 引言

1.1 粒子物理学

1.1.1 标准模型

1.1.2 量子色动力学

1.2 轻强子物理

1.2.1 强子态

1.2.2 粲偶素家族和J/ψ衰变

1.2.3 η’衰变

1.3 论文选题的物理思想和论文结构

1.3.1 选题背景及意义

1.3.2 论文选题

1.3.3 论文结构

第二章 北京正负电子对撞机Ⅱ(BEPCⅡ)和北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)

2.1 北京正负电子对撞机

2.2 北京谱仪

2.2.1 主漂移室

2.2.2飞行时间计数器

2.2.3 电磁量能器

2.2.4 超导磁体

2.2.5 μ子探测器

2.3 在线数据获取系统

2.4 BESⅢ离线软件系统

2.4.1 BESⅢ离线刻度和离线事例重建系统

2.4.2 BESⅢ的事例产生子

2.4.3 BESⅢ物理分析软件

2.5 本章小结

第三章 J/ψ→γ3(π+π-)衰变过程中X(1840)谱形的研究

3.1 J/ψ→γ3(π+π-)的事例选择

3.1.1 径迹的选择标准

3.1.2 事例选择

3.2 本底分析

3.2.1 相空间MC样本和探测效率

3.2.2 J/ψ的单举衰变MC样本

3.2.3 J/ψ→π0γ3(π+π-)的分析

3.2.4 末态粒子中含有K0SK0S的本底

3.2.5 末态粒子中含有非π±的本底

3.3 3(π+π-)不变质量谱的拟合

3.3.1 拟合函数的构造

3.3.2 质量谱拟合

3.4 光子角分布的初步研究

3.5 π+π-,π+π-π+π-和π+π+π-(π-π-π+)不变质量谱

3.6 多解的检查

3.7 系统误差分析

3.7.1 带电径迹的重建效率

3.7.2 光子的探测效率

3.7.3 4C运动学拟合

3.7.4 本底形状

3.7.5 Monte Carlo模型

3.7.6 Monte Carlo的统计涨落

3.7.7 质量分辨率的误差

3.7.8 J/ψ总数

3.7.9 系统误差总结

3.8 本章小结

第四章 η’→γπ+π-衰变机制的研究

4.1 事例选择

4.2 角分布的检查

4.3 本底分析

4.3.1 η’质量sideband

4.3.2 J/ψ的单举衰变MC样本

4.4 修正π+π-不变质量谱

4.4.1 探测效率

4.4.2 质量分辨和质量刻度

4.5 π+π-不变质量谱的拟合

4.5.1 模型依赖的拟合

4.5.2 模型无关的拟合

4.6 系统误差研究

4.6.1 模型依赖拟合的系统误差

4.6.2 分支比测量的系统误差

4.6.3 模型无关拟合的系统误差

4.7 输入输出检查

4.8 对模型依赖拟合的多解检查

4.9 本章小结

第五章 η’→π+π-l+l-(l=e,μ)分支比的测量

5.1 事例选择

5.2 η’→π+π-e+e-分析

5.2.1 本底分析

5.2.2 e+e-不变质量谱的拟合

5.2.3 末态粒子的其他物理量的检查

5.3 η’→π+π-μ+μ-分析

5.3.1 本底分析

5.3.2 π+π-μ+μ-不变质量谱的拟合

5.4 利用η’→π+π-衰变模式,对J/ψ→γη’分支比进行测量

5.4.1 事例选择

5.4.2 本底分析

5.4.3 γπ+π-不变质量谱的拟合

5.4.4 J/ψ→γη’分支比的测量

5.5 η’→π+π-l+l-,(l±=e±,μ±)分支比的测量

5.6 系统误差研究

5.6.1 MDC径迹重建

5.6.2 光子的重建效率

5.6.3 粒子鉴别(PID)

5.6.4 4C运动学拟合

5.6.5 本底的形状

5.6.6 形状因子的不确定性

5.6.7 η’质量窗选择条件

5.6.8 Nη’→γπ+π-的不确定性

5.6.9 系统误差总结

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

发表文章目录

国际会议报告

获奖情况

展开▼

摘要

在夸克模型中,强子由一对正反夸克或三个夸克组成;而描述强相互作用的基本理论——量子色动力学(QCD)——预言胶球、混杂态和多夸克态这些新型强子的存在。因此在实验上寻找新型强子对检验和发展QCD具有重要意义,也是许多高能物理实验的重要物理目标之一。北京谱仪Ⅲ(BESⅢ)的工作能区在2 GeV至4.6 GeV,为(Τ)-粲能区物理的详细研究提供了条件和机遇。J/ψ衰变一直被认为是寻找和研究新型强子的理想场所。利用BESⅢ实验采集的世界上最大的J/ψ数据样本,本论文开展了J/ψ衰变中新型强子的寻找和研究,并对轻介子η'衰变作了深入的研究。
  首先,本文利用BESⅢ采集的1.31×109个J/ψ事例,在J/ψ→γ3(π+π-)过程中确认了X(1840)的存在;同时,首次在3(π+π-)不变质量谱上p(p)质量阈附近观测到了显著的“快速下降”形状,并采用了两种参数化方式对3(π+π-)不变质量谱进行拟合。第一种方案采用Flatté形式描述X(1840)的谱形,拟合给出g3p(p)/g20=3.68±0.57(stat.);g2p(p)/g20代表X(1840)衰变中p(p)衰变道的耦合强度和其它衰变道耦合强度之和的比值,说明X(1840)和p(p)衰变道有很强的耦合。第二种方案采用相干涉的Breit-Wigner函数描述X(1840)的谱形,拟合给出X(1840)的质量为M=1821.0±5.1±4.9 MeV/c2,宽度为Γ=71.1±12.0±13.9 MeV,级联衰变分支比为B(J/ψ→γX)·B(X→3(π+π-))=(1.29±0.09±0.22)×10-5;与X(1840)发生干涉的共振态的质量、宽度、分支比分别为M=1877.3±3.4±3.0 MeV/c2,Γ=33.4±7.3±4.5 MeV,B(J/ψ→γX)·B(X→3(π+π-))=(0.76±0.05±0.14)×10-5,其统计显著性大于3σ。这两种方案都能合理地描述不对称的3(π+π-)不变质量谱,且以大于3σ的统计显著性观测到X(1840)和p(p)质量阈存在关联的迹象,这说明可能存在一个与质子-反质子耦合很强的粒子。
  其次,利用BESⅢ采集的1.31×109个J/ψ事例,对η'→γπ+π-的衰变机制进行研究。分别采用模型依赖和模型无关的两种参数化方式描述π+π-不变质量谱:模型依赖的研究表明仅考虑ρ(770)共振态的贡献或ρ(770)与ω两者的贡献,均不能描述实验数据。引入ρ(1450)共振态或者box anomaly的贡献后,模型能够较好地描述数据。但由于二者在η'衰变中的分布非常相似,目前,还不能完全确定额外的贡献是完全来自ρ(1450)或box anomaly。模型依赖拟合测得的ρ(770)共振态的质量、宽度与Crystal Barrel实验组的结果一致。本论文还对η'衰变到γρ(770)的分支比和η'通过ω、ρ(1450)(box anomaly)衰变到γπ+π-的级联分支比进行了测量,其中ρ(1450)(box anomaly)的级联分支比的测量为世界上的首次测量。模型无关的研究表明在认为η'→γπ+π-过程为P波贡献主导下,P波函数的二次展开项及ω贡献的引入都是必须的,ω信号的统计显著性大于34σ。
  最后,利用BESⅢ于2009年采集的2.25×108个J/ψ事例,对J/ψ→γη',η'→π+π-l+l-(l=e,μ)衰变过程进行了研究。在π+π-e+e-不变质量谱上观测到一个清楚的η'信号,通过质量谱的拟合和详细的系统误差分析,我们测量了其衰变分支比为B(η'→π+π-e+e-)=(2.11±0.12±0.14)×10-3。该测量结果与理论预言值吻合得很好,同时也与CLEO实验组的测量结果在误差内一致,且测量精度得到显著提高。而在π+π-μ+μ-不变质量谱上没有观测到明显的η'信号,因此给出了分支比上限B(η'→π+π-μ+μ-)在90%的置信水平上小于2.9×10-5。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号