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J/Ψ→γπ~+π~-π~0衰变的研究

作　者: 刘宏邦
导　师: 阮向东；沈肖雁；郑志鹏
学　校: 广西大学
专　业: 理论物理
关键词: 新型强子多夸克态 J/ψ衰变末态相互作用分支比上限
分类号: O572.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

量子色动力学（QCD）是描述强相互作用的基本理论，它的检验与发展对认识自然界强相互作用基本规律具有重要意义。目前自然界已发现的强子均由两个或者三个夸克组成，而量子色动力学理论允许胶球、混杂态和多夸克态等新型强子的存在（目前实验上尚未确认它们的存在）。因此，实验上寻找和研究新型强子，对于检验和发展强相互作用基本理论具有重大意义，一直是世界上许多高能物理实验的最重要物理目标之一。J／ψ衰变被公认为是寻找和研究新型强子的理想场所。BES在J／ψ→γp（?）发现的p（?）质量阈值奇特增长结构X（1860）引发了一系列的理论解释。有人试图用同位旋I=1的X（1860）末态相互作用（FSI）来解释该结构。然而在J／ψ辐射衰变中，相比同位旋I=0的衰变模式，同位旋I=1的衰变模式至少受到一个数量级的压低。目前实验上对同位旋I=1辐射衰变道的测量仅有J／ψ→γπ⁰一个，而且其分支比为B（J／ψ→γπ⁰）=3．3×10^-5，支持J／ψ辐射衰变中I=1受到压制的理论预期。为了更深入地理解X（1860）的性质，弄清p（?）末态相互作用（FSI）所起的作用，我们研究了J／ψ→γa₂以及J／ψ→γπ（1800）两个同位旋为1的J／ψ辐射衰变道。本分析是基于北京谱仪（BES）在北京正负电子对撞机（BEPC）上采集的五千八百万的J／ψ样本进行的。对π⁺π^-π⁰不变质量谱的研究表明，在1．3GeV／c²与1．8GeV／c²质量附近没有观察到明显的信号。利用贝叶斯方法对其进行上限估计，在90％置信水平下，J／ψ→γa₂与J／ψ→γπ（1800）；π（1800）→π⁺π^-π⁰分支比上限分别为：B（J/ψ→γa₂（1320））<1．1×10^-4（90％C．L．）和B（J/ψ→γπ（1800））·B（π（1800）→π⁺π^-π⁰）<6．0×10^-5（90％C．L．）。将以上衰变分支比与相应的同位旋单态辐射衰变分支比(B（J/ψ→γf₂（1270））=1．38×10^-3和B（J/ψ→γη（1760））=1．98×10^-3)进行比较，结果表明，同位旋I=1的辐射衰变分支比受到至少1～2个数量级的压低。这进一步支持J／ψ辐射衰变中I=1受到压制的理论预期。这一结果不支持X（1860）为同位旋I=1的FSI理论解释。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章引言  11-29
  1.1 粒子物理学  11-15
    1.1.1 标准模型  11-13
    1.1.2 强子态  13-15
  1.2 高能物理实验手段  15-18
    1.2.1 宇宙线  15-16
    1.2.2 高能加速器  16
    1.2.3 高能粒子探测技术  16-18
  1.3 粲偶素家族和J/ψ衰变  18-22
    1.3.1 粲偶素家族  18-19
    1.3.2 J/ψ衰变  19-22
  1.4 论文选题的物理思想和论文结构  22-29
    1.4.1 研究背景  22-26
    1.4.2 论文选题的目的和意义  26-27
    1.4.3 论文的结构  27-29
第二章北京正负电子对撞机(BEPC)和北京谱仪(BES)  29-41
  2.1 北京正负电子对撞机  29-30
  2.2 北京谱仪  30-39
    2.2.1 束流管(Beam Pipe)  31
    2.2.2 顶点探测器(Vertex Chamber)  31
    2.2.3 主漂移室(Main Drift Chamber)  31-32
    2.2.4 飞行时间计数器(Time Of Flight)  32
    2.2.5 簇射计数器(Shower Counter)  32-33
    2.2.6 磁铁系统(Magnet System)  33
    2.2.7 μ子计数器(Muon Counter)  33
    2.2.8 亮度监测器(Luminosity Monitor)  33-34
    2.2.9 气体系统(Gas System)  34
    2.2.10 数据获取系统  34-37
    2.2.11 离线数据分析处理系统  37-39
  2.3 本章小结  39-41
第三章 J/ψ→γπ~+π~-π~0的研究  41-61
  3.1 J/ψ→γπ~+π~-π~0的事例选择和本底分析  41-52
    3.1.1 带电径迹的选择  41-42
    3.1.2 带电粒子鉴别  42-46
    3.1.3 光子的选择  46-47
    3.1.4 运发学拟合  47
    3.1.5 事例终选  47-50
    3.1.6 本底分析  50-52
  3.2 J/ψ→γπ~+π~-π~0不变质量谱的研究  52-57
    3.2.1 J/ψ→γa_2(1320)→γπ~+π~-π~0上限分支比测量  54-56
    3.2.2 J/ψ→γπ(1800)→γπ~+π~-π~0上限分支比测量  56-57
  3.3 系统误差  57-60
    3.3.1 MDC径迹重建效率  57
    3.3.2 光子探测效率  57-58
    3.3.3 粒子鉴别(PID)  58-59
    3.3.4 运动学拟合  59
    3.3.5 本底不确定性  59
    3.3.6 中间衰变过程的分支比  59
    3.3.7 J/ψ总数  59-60
  3.4 本章小结  60-61
第四章论文的总结与讨论  61-63
附录A 运动学拟合  63-67
附录B 粒子物理中的误差分析  67-75
  B.1 函数关系未知的误差传递  67-68
  B.2 变量相互关联的误差传递  68-70
  B.3 不等精度观测量的误差处理  70-71
  B.4 统计误差的计算  71-75
参考文献  75-79
发表文章目录  79-81
致谢  81-82

J/Ψ→γπ~+π~-π~0衰变的研究

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