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在普通夸克模型中,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——允许胶球、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测量子色动力学理论具有重要意义,也是许多高能物理实验的重要物理目标。粲偶素粒子的衰变是公认的寻找和研究新型强子的理想场所。BES-Ⅲ合作组采集了世界上最大的J/ψ和ψ样本,本文中的研究内容是采用BES-Ⅲ合作组采集的J/ψ和ψ样本对新型强子进行寻找和研究。 本文使用BES-Ⅲ于2012年收集的1.09×109J/ψ事例,在J/ψ→γηπ+π-过程中确认了X(1835)、X(2120)和X(2370)的存在;同时,首次在ηπ+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”现象。采用了两种方案对ηπ+π-不变质量谱进行拟合。第一种方案是使用Flatt(e)形式描述X(1835)的谱形,拟合给出g2p(p)/g20=1.95+0.21-0.19(stat.)+0.33-0.00(syst.);g2p(p)/g20代表X(1835)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,该值非零的统计显著性大于8σ;拟合结果说明X(1835)和p(p)衰变道有很强的耦合。第二种方案是使用相干涉的Breit-Wigner函数描述X(1835)的谱形,拟合给出X(1835)的质量为1817.9+2.5-2.7(stat.)+13.2-1.3(syst.)MeV/c2,宽度为227.3+12.0-12.2(stat.)+15.1-7.1(syst.)MeV/c2;和X(1835)发生干涉的共振态的质量为1870.5+2.1-2.2(stat.)+1.6-0.1(syst.) MeV/c2,宽度为11.0+5.8-4.9(stat.)+1.3-2.6(syst.)MeV/c2,且其统计显著性大于8σ。这两种方案对ηπ+π-不变质量谱的拟合结果几乎一样好,且都认为X(1835)和p(p)质量阈的关联大于8σ统计显著性,这说明确实存在一个与质子-反质子耦合很强的粒子。 本文使用BES-Ⅲ收集的1.06×108ψ事例首次对ψ→γηπ+π-过程进行了研究。在该过程中没有观测到X(1835)、X(2120)和X(2370)存在的迹象。对质量谱的拟合表明X(1835)在该过程中的衰变分支比B(ψ→γX)·B(X→ηπ+π-)在90%的置信水平上小于2.35×10-5;对比X(1835)在J/ψ→γηπ+π-过程中的衰变分支比B(J/ψ→γX)·B(X→ηπ+π-)=(2.87±0.09(stat.)+0.49-0.52(gyst.))×10-4,得出X(1835)在ψ辐射衰变和J/ψ辐射衰变中产额的比值在90%的置信水平上小于8.19%;该结果与X(p(p))在ψ辐射衰变和J/ψ辐射衰变中产额的比值不矛盾。 本文还使用BES-Ⅲ收集的1.06×108ψ事例,对ψ→γxc1,xc1→ηπ+π-过程进行了分波分析的研究。分波分析结果显示在ηπ末态混杂态候选者π1(1600)的统计显著性大于4σ;其质量为1720.7+25.0-24.2(stat.)+43.9-23.0(syst.) MeV/c2,宽度为274.7+36.2-31.5(stat.)+14.1-19.7(syst.)MeV/c2,衰变分支比为B(xc1→π1(1600)π)·B(π1(1600)→ηπ)=(3.37±0.03(stat.)+0.58-0.49(syst.))×10-4。