学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

粲偶素跃迁实验研究

作　者: 郭玉萍
导　师: 喻纯旭
学　校: 南开大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 粲偶素 共振参数 分支比 反应截面 类粲偶素态 奇特态强子
分类号: O572.214
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


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。

全文目录


中文摘要  5-8
Abstract  8-15
第一章 引言  15-31
  第一节 粒子物理学  15-20
    1.1.1 粒子物理学理论基础  15-16
    1.1.2 标准模型  16-20
  第二节 粲偶素物理  20-23
    1.2.1 粲偶素家族  20-22
    1.2.2 粲偶素衰变  22-23
  第三节 论文选题的依据及意义  23-28
    1.3.1 η_c共振参数的精确测量  23-26
    1.3.2 强子跃迁χ_(cJ)→η_cπ~+π~-的实验寻找  26-27
    1.3.3 强子跃迁e~+e~-→h_cπ~+π~-的截面测量以及对带电类粲偶素Z_c(4020)的测量  27-28
  第四节 论文结构  28-31
第二章 北京正负电子对撞机(BEPC)Ⅱ和北京谱仪(BES)Ⅲ介绍  31-45
  第一节 北京正负电子对撞机(BEPC)Ⅱ  31-32
  第二节 北京谱仪(BES)Ⅲ  32-45
    2.2.1 束流管  34
    2.2.2 主漂移室  34-36
    2.2.3 飞行时间计数器  36-37
    2.2.4 电磁量能器  37-38
    2.2.5 μ子鉴别器  38
    2.2.6 超导磁铁  38-39
    2.2.7 触发系统  39-40
    2.2.8 数据获取系统  40-41
    2.2.9 离线数据分析系统  41-45
第三章 η_c共振参数的精确测量  45-75
  第一节 数据样本和MC模拟  45-46
    3.1.1 数据样本  45
    3.1.2 MC模拟  45-46
  第二节 事例选择  46-49
    3.2.1 径迹层面选择条件  46-47
    3.2.2 事例层面选择条件  47-49
  第三节 本底分析  49-61
    3.3.1 去除本底事例条件  49-52
    3.3.2 Ψ′衰变中本底事例分析  52-59
    3.3.3 QED本底的贡献  59-60
    3.3.4 本底分析小结  60-61
  第四节 质量分辨  61-68
    3.4.1 对数据的最大似然法拟合  63-68
  第五节 系统误差  68-73
    3.5.1 质量系统偏差和质量分辨引起的系统误差  69-70
    3.5.2 确定主要背景事例引起的系统误差  70
    3.5.3 确定从Ψ′衰变的小贡献本底事例造成的系统误差  70-72
    3.5.4 效率曲线造成的系统误差  72
    3.5.5 拟合范围造成的系统误差  72
    3.5.6 拟合方法的检查  72-73
  第六节 结果和讨论  73-74
  第七节 本章小结  74-75
第四章 对χ_(cJ)强子跃迁过程χ_(cJ)η_cπ~+π~-的寻找以及对χ_(cJ)→KKπππ衰变分支比的测量  75-141
  第一节 数据样本和MC模拟  75
    4.1.1 数据样本  75
    4.1.2 MC模拟  75
  第二节 事例选择条件  75-80
    4.2.1 径迹层面选择条件  77
    4.2.2 事例层面选择条件  77-80
  第三节 本底分析  80-89
    4.3.1 压低本底事例选择条件  80-84
    4.3.2 剩余本底分析  84-89
  第四节 数据分析  89-95
    4.4.1. χ_(cJ)→ KKπππ衰变分支比的测量  89-93
    4.4.2 强子跃迁χ_(cJ)→η_cπ~+π~-  93-95
  第五节 系统误差  95-137
    4.5.1 MDC寻迹效率(仅适用于从对撞点衰变的K和π)  96
    4.5.2 光子重建效率  96-98
    4.5.3 π~o粒子重建效率  98
    4.5.4 K~o_s粒子重建效率  98-114
    4.5.5 运动学拟合  114-124
    4.5.6 damping factor  124-127
    4.5.7 中间共振态引起的系统误差  127-130
    4.5.8 质量谱拟合引起的系统误差  130-133
    4.5.9 拟合方法检查  133-136
    4.5.10 χ_(cJ)信号区质量窗口造成的系统误差  136-137
    4.5.11 Ψ′事例总数引起的系统误差  137
  第六节 结果和讨论  137-139
    4.6.1 χcJ→KKπππ  137-138
    4.6.2 强子跃迁过程χ_(cJ)→η_cπ~+π~-  138-139
  第七节 本章小结  139-141
第五章 强子跃迁e~+e~-→h_cπ~+π~-的寻找  141-167
  第一节 数据样本和MC模拟  141-142
    5.1.1 数据样本  141
    5.1.2 MC模拟  141-142
  第二节 事例选择  142-146
  第三节 γX_i不变质量谱分析  146-154
    5.3.1 MC模拟  146-147
    5.3.2 数据  147-154
  第四节 质量分辨和探测效率  154-158
    5.4.1 e~+e~-→π~+π~-h_c反应截面的测量  154-155
    5.4.2 Z_c(4020)结构参数测量  155-158
  第五节 对数据中质量谱的拟合  158-161
    5.5.1 π~+π~-反冲质量谱  158-159
    5.5.2 π反冲质量谱  159-161
  第六节 系统误差分析  161-165
    5.6.1 Z_c(4020)共振参数测量中的系统误差分析  161-162
    5.6.2 e~+e~-→π~+π~-h_c截面测量中的系统误差  162-165
  第七节 结果与讨论  165-167
第六章 总结和讨论  167-171
参考文献  171-179
致谢  179-181
个人简历  181

相似论文

  1. LHT模型下top夸克稀有三体衰变t→cf~-f过程的研究,O572.33
  2. 用pQCD方法研究B_c~+→B_sπ~+衰变,O572.33
  3. 桁架式Spar平台非线性耦合运动响应特性研究,U661.3
  4. 核磁共振谱信号参数的RJMCMC估计,O482.532
  5. 机械早期故障检测的混沌抑制与阵列随机共振方法,TH165.3
  6. 新物理寻找的有效理论方法,O571.3
  7. 重介子到轻P波介子遍举衰变的相关研究,O572.33
  8. 测量η_c质量与宽度和低动量π~0的重建效率,O572.33
  9. BESⅢ上J/ψ→nK_S~0（？）+c.c过程的研究,O572.33
  10. J/ψ→φK~+K~-，φπ~+π~-的分波分析,O572.2
  11. 在BESⅢ上研究ψ（2S）→J/ψ的两种强子跃迁过程,O572.21
  12. J/ψ弱衰变c→s过程分支比的理论计算,O572.2
  13. 大跨度斜拉桥拉索参数振动与半主动控制研究,U448.27
  14. BESIII上ψ（2S）衰变中几个问题的研究,O572.33
  15. BESⅢ上J/ψ→γΛ（？）过程的研究,O572.33
  16. 中性top介子与高能喷注在LHC上的联合产生,O572.33
  17. BESIII上J/ψ总数的确定和J/ψ→μ~+μ~-分支比的测量,O572.2
  18. 分子离子双激发解离通道的竞争研究及激光光电子与中性分子碰撞频率的实验研究,O561.4
  19. 基础激励下桥梁斜拉索振动分析与控制,U441.3
  20. H+OF及其逆反应立体动力学性质的准经典轨线理论研究,O643.12
  21. He+H_2~+及其同位素取代反应的立体动力学理论研究,O643.12

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 高能物理学 > 粒子物理学 > 实验与测定 > 对撞机
© 2012 www.xueweilunwen.com