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北京正负电子对撞机(BEPC)及其大型通用探测器北京谱仪(BES)已于2009年成功升级改造为BEPCⅡ/BESⅢ。BESⅢ的物理日标是T-粲能区的精确物理测量和新物理的寻找。本论文主要包括两部分:一是BESⅢ离线软件系统的研究;二是利用BESⅢ上获取的ψ(2S)数据,用分波分析的方法研究ψ(2S)→ηpp衰变过程。
BESⅢ离线数据处理和分析系统(BOSS)是为BESⅢ实验开发的全新软件系统,包括软件平台、模拟、刻度、重建和物理分析工具等部分。BESⅢ数据质量监测(DQM)使用BOSS框架进行数据的实时重建,用于监测取数状态。同时,它需要将重建数据传递给事例显示程序BesVis进行单事例显示。为了整合BOSS框架和BesVis事例显示程序,我们开发了BesVisAlg算法,它利用进程间通信技术完成了这两个进程之间的数据传递。该软件已在DQM上成功运行了多年,达到了在线和离线系统共享软件的目标。
随着多核CPU技术的发展和成熟,利用多线程技术提高离线数据处理效率成为大家关注的方向。在BOSS框架内,我们开发了事例级别的并行计算软件MTBOSS。该软件的性能测试表明多线程并行处理能够有效地提高运算速度,同时减少内存消耗。该研究为BESⅢ实验高效地利用计算资源提供了一个可行的解决方案。
契伦科夫相关时间探测器(CCT)是一种利用契伦科夫效应完成粒子鉴别的探测器.它具有空间小、测量简单、价格便宜等优点,成为BESⅢ探测器升级的一个备选方案.我们使用Geant4开发了CCT模拟软件;研究了在BESⅢ探测器中采用OCT作π/K粒子分辨的设想;并比较了多种甄别器抗万电子干扰的能力从而相应的改善CCT了分辨.我们认为波形甄别电路的恒比定时甄别器是一个比较好的选择方案。
飞行时间计数器(TOF)是BESⅢ最重要的子探测器之一。它通过测量带电粒子飞行时间,进行粒子鉴别的重要任务-TOF模拟的真实化是整个模拟的重要部分。我们利用真实的BhaBha事例和强子事例对模拟中的数字化过程进行了调整和研究,使得模拟和数据具有相近的性能分布。
本文另一重要内容是利用BESⅢ获取的106 Mψ(2S)数据,对ψ(2S)→ηpp进行分波分析研究,在这个过程中,我们观察到了明显的N(1535)的信号,没有观窄到其它共振结构:
利用BESⅢ数据我们研究ψ(2S)→ηpp过程。该衰变的末态是ppγγ。通过事例选择得到了745个ψ(2S)→ηpp事例。
在pη(pη)的Dalitz图和对应的质量投影图上,可以明显地发现N*→Nη的迹象.我们通过分波分析的方法,确定了该衰变道中存在N(1535),并测量了该共振态的质量、宽度和分支比为:M=1.524+0.0005-0.005+0.010-0.005GeV/c2,T-0.130+0.027-0.027+0.057-0.016GeV/c2以及T(ψ(2S)→N(1535)P)×T(N(1535)→Pη)+c.c.=4.6+0.2-0.2+5.4-102×10-5。
根据分波分析结果中各个共振态的贡献,得到ψ(2S)→ηPP衰变道的
探测效率,从而计算ψ(2S)→ηpp的分支比为:Br(ψ(2S)→ηpp)=
6.5±0.2±0.6×10—5。