BESⅢ上的重子谱实验研究和CEPC快速模拟研究

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量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论。目前已发现的强子由三个或两个夸克组成。QCD理论允许混杂态、胶球以及多夸克态等新型强子存在。实验上研究和寻找新型强子,对检验并发展强相互作用理论具有非常重要的意义。J/ψ衰变被认为是研究和寻找新型强子的理想场所。而BESⅢ上取得的大统计量样本为新型强子的研究和寻找提供了便利条件。N*(1535)是目前已知的Jp=1/2-的核子,理论上解释其可能含有多夸克成分,也就是超出普通夸克模型的新型强子,因此研究N*(1535)具有重要意义。因此本论文利用BESⅢ上取得的106MΨ(2S)数据和225M J/Ψ数据,对Ψ(2S)→pKΛ+c.c.和J/Ψ→ppππ中N*(1535)→KΛ以及N*(1535)→pπ过程中N*(1535)的产生性质进行了研究。  通过Feynman Diagram Calculation(FDC)分波分析对Ψ(2S)→ pKΛ+c.c.进行了细致的研究,经过反复优化得到的最佳解包含了7个共振态:N(1710)、Λ(1570)、Λ(1600)、Λ(1690)、Λ(1820)、X(2075)、K2(2250),每个态的显著性都超过了5σ。最佳解中并没有N*(1535),说明N*(1535)→KΛ可能是压低的。通过质量宽度扫描以及Jp检查,得到了K*(2075)和Λ(1570)的质量、宽度以及Jp为:MK(2075)=2200±7MeV/c2,ΓK(2075)=210±17MeV/c2 Jp=1-MΛ(1570)=1545±5MeV/c2,ΓΛ(1570)=105±8MeV/c2 Jp=1/2-这里K*(2075)的质量宽度与BESⅡ的测量结果MK(2075)=2075±12(stat)±5(syst) MeV/c2,ΓK(2075)=90±35(stat)±9(syst) MeV/c2符合的并不是特别好。BESⅢ上J/Ψ→pKΛ+c.c.的分波分析也正在进行,将来可以进一步比较。  在J/Ψ→ppππ分析中,Mpπ-和M(p)π+质量谱上1.5GeV/c2附近各发现了一个窄峰,我们认为是N*(1535)的Flatte结构。通过质量谱拟合,第一次用flatte公式描述了N*(1535),得到质量宽度为:MN*(1535)-1515.7+14.4-18.5MeV/c2, FN*(1535)=130±40 MeV/c2由于本底的形状对拟合结果影响非常大,因此想要精确测量还需要进一步细致的研究。  本文中另外一部分重要工作是在环形正负电子对撞机(CEPC)上前期的模拟工作。以International Linear Collider(ILC)为参考,利用已有的软件工具,我们产生了不同探测器几何和不同能量点的单粒子样本,通过单粒子的全模拟结果,我们建立了一套快速模拟的方法。在快速模拟中,利用e+e-→ZH→μμH过程测量了Higgs反冲质量谱和产生截面的精度。在模型不关和模型相关两种情况下,研究了反冲质量谱和产生截面对探测器几何Time Projection Chamber(TPC)半径的依赖。当TPC半径由默认的尺寸(1808mm)减少25%到1365mm是可行的。TPC半径为1808mm时,模型无关的质量精度为31MeV,模型依赖时为26MeV;对应的产生截面精度为4.3%和3.7%。当TPC的半径改变到1365mm,模型无关的质量测量精度为37 MeV,模型依赖时为32 MeV;对应的产生截面的精度为4.6% and4.0%。  由优化后的结果可知,Higgs的质量和产生截面可以被精确测量。当TPC半径减少25%时,Higgs质量和产生截面的精度会变差,但是相应的造价也会变低,希望此优化结果能为后面的研究提供参考。
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