粲偶素跃迁实验研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:antony86
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北京谱仪(BES)Ⅲ是工作在北京正负电子对撞机(BEPC)Ⅱ上的大型通用磁谱仪。从2008年第一次对撞成功到2011年底,BESⅢ采集了225兆J/Ψ、106兆Ψ′、480pb-1质心能量(√s)为4.009GeV的Ψ(4040)正负电子对撞事例、827pb-1质心能量为4.260GeV对撞事例、545pb-1质心能量为4.360GeV对撞事例以及质心能量在4.260GeV和4.360GeV附近的扫描数据。利用这批数据,本文对粲偶素的部分辐射跃迁和强子跃迁进行了实验研究,包括精确测量粲偶素基态粒子-ηc的共振参数、对P波粲偶素χcJ强子跃迁过程χcJ→ηcπ+π-的实验寻找、首次在4.260GeV和4.360GeV观测到强子跃迁过程e+e-→π+π-hc并首次观测到带电类粲偶素Zc(4020),具体描述为:·对ψ’→γKKπππ过程(包括KS0K±π+π+π-和K+K-π+π-π0)进行了分析。-通过ψ→γηc,ηc→KKπππ过程测量了ηc的共振参数。在描述KKπππ不变质量谱时,使用考虑了Ψ′→γηc过程和低质量赝标介子相同末态过程的干涉的概率密度函数(PDF),成功描述了ηc的共振曲线。联合另外4个强子衰变末态,ηc的质量测量为mηc=2984.3±0.6±0.6MeV/c2,宽度测量为Γηc=32.0±1.2±1.0MeV,两项误差中第一项表示统计误差,第二项表示系统误差。这是目前世界上20多个测量中精度最高的单个测量,首次将ηc共振参数的测量误差降低到1MeV水平。-通过ψ’→γχcJ,χcJ→ηcππ+-,ηc→KS0K±π+和ηc→K+K-π0过程对χcJ(J=0,1,2)的强子跃迁过程χcJ→ηcπ+π-进行了实验寻找。在3个χcJ质量区间内ηc的两个衰变末态中均没有观测到明显的信号,基于现有数据首次给出了90%置信度下χc0→ηcπ+π-和χc1→ηcπ+π-衰变分支比的上限,确定了χc2→ηcπ+π-衰变分支比更严格的上限。χcJ强子跃迁衰变分支比上限测量为:B(χc0→ηcπ+π-→(KS0K±π+)π+π-)<0.07%, B(χco→ηcπ+π-→(K+K-π0)π+π-)<0.41%,B(χc1→ηcπ+π-→(KS0K±π+)π+π-)<0.32%, B(χc1→ηcπ+π-→(KS0K±π+)π+π-)<0.44%, B(χc2→ηcπ+π-→(KS0K±π+)π+π-)<0.54%, B(χc2→ηcπ+π-→(K+K-π0)π+π-)<1.23%,与理论计算相比,χc1→ηccπ+π-衰变分支比的上限比理论计算值低约一个量级。一首次测量了χc1→KS0K±π+π+π-、χc1→K+K-π+π+π-π0、χcJ→ωK+K-和χc1→φπ+π-π0(J=0,1,2)过程的衰变分支比,其中χcJ由电偶极跃迁过程ψ’→γχcJ衰变得到。χcJ强子衰变末态分支比测量为:B(χc0→KS0K±π+π+π-)=(4.22±0.10±0.43)×10-3, B(χc0→K+K-π+π+π0)=(8.61±0.13±0.94)×10-3, B(χc0→ωK+K-)=(1.94±0.06±0.20)×10-3, B(χc0→φπ+π-π0)=(1.18±O.07±0.13)×10-3, B(χc1→KS0K±π+π+π-)=(7.52±0.11±0.79)×10-3, B(χc1→K+K-π+π+π0)=(11.46±0.12±1.29)×10-3, B(χc1→ωK+K-)=(0.78±0.04±0.08)×10-3, B(χc1→φπ+π-π0)=(0.75±0.06±0.08)×10-3, B(χc2→KS0K±π+π+π-)=(7.30±0.11±0.75)×10-3, B(χc2→K+K-π+π+π0)=(11.69±0.13±1.31)×10-3, B(χc2→ωK+K-)=(0.73±0.04±0.08)×10-3, B(χc2→φπ+π-π0)=(0.93±0.06±0.10)×10-3.·对强子跃迁过程e+e-→π+π-hc进行了实验寻找,h_c由电偶极跃迁过程hc→γηc进行重建,η_c用16个强子衰变末态重建,用墨标记叼。的强子衰变末态Xi={pp,π+π-pp,2(π+π-),2(K+K-),π+π-K+K-,3(π+π-),K+K-2(π+π-),KS0±π+,KS0K±π+π+π-,K+K-π0,ppπ0, π+π-η, K+K-η,2(π+π-)η,π+π-π0π0,2(π+π-π0)]。在质心能量、/j=4.260GeV和质心能量咖=4.360GeV数据中首次观测到e+e-π+π-hc反应过程,其玻恩截面分别测量为(41.0士2.8±3.6士6.4)pb和(52.3±3.7±4.1士8.2)pb。同时在这两个能量点的数据中,π±h_c不变质量谱上观测到一个带电的类粲偶素-Zc(4020),其质量和宽度分别测量为M=(4021.8±1.0±2.5)MeV/c2和r=(5.7士3.4士1.1)MeV,统计显著度为6.40"。其衰变性质决定其至少含有四个夸克,极有可能是一个奇特态强子。e+e-→Zc(4020)±π+→π+π-hc的衰变几率与e+e→π+π-hc的衰变几率的比值在4.260GeV和4.360GeV数据中分别为和在Ψ(4040)数据中,16个衰变末态中均没有观测到明显的信号,基于16个衰变末态γXi不变质量谱之和,在90%置信度下确定了质心能量=4.009GeV处e+e-→π+π-hc观测截面的上限为σ(e+e-→π+π-hc)<1.5pb;相当于B(ψ(4040)→π+π-hc)<0.26×10-3。
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中国腐蚀与防护学会(Chinese Society for Corrosion and Protection)是中国科学技术协会所属、经民政部登记,具有独立法人资格的学术性群众团体。