BESⅢ实验上XcJ→∑-(?)+ 分支比的测量和e+e-→∑0(?)0的研究

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本论文包含两个研究课题,BESIII上璨偶素衰变以及含奇异夸克的正反超子物理。尽管标准模型取得很大成功,强相互作用的非微扰动力学无疑是当前物理学中最具挑战的问题之一。尽管量子色动力学较好的解释了高能物理实验中夸克和胶子的相互作用,但当夸克间距离与核子相当时,微扰理论仍然失效。作为一个强相互作用理论,量子色动力学在高能量区域被很好的检验,但在低能量区域,非微扰效应占主导,理论计算变得非常复杂。北京谱仪BESIII是一个理想的平台,它处在量子色动力学微扰和非微扰的过度能区,可以通过粲夸克,超子以及胶子来研究强相互作用。粲偶素ψ(3686)的质量处在微扰和非微扰过度能区。因此对于ψ(3686)的强子以及电磁衰变的研究有助于我们理解它的结构,以及该能区微扰和非微扰强相互作用。另外,类时的超子形状因子对我们探寻强子内部结构和理解强相互作用也非常重要。因此,粲偶素系统,被视为一个独特的场所用来研究量子色动力学的微扰和非微扰效应。实验研究可以检验基于量子色动力学的有效理论计算。除了J/ψ和ψ(3686)衰变,χcJ衰变的研究对于量子色动力学也很重要。χcJ属于粲偶素p波三重态,因此不能在正负电子湮没中通过一个虚光子产生。目前对χcJ的理解受到实验数据的限制。最近的理论研究表明色八重太机制对p波粲偶素的衰变有很大贡献。对χcJ的实验研究对非微扰量子色动力学很重要。BESIII收集了世界上最大的ψ(3686)数据样本,为我们详细研究χcJ衰变提供很好的机会,因为ψ(3686)有较大的分支比大约9%衰变到χcJ。利用BESIII上收集的448.1×106ψ(3686)事例,我们测量了χcJ→∑-∑+过程的分支比。其中χcJ通过ψ(3686)→γχcJ得到。分支比测量结果是B(χcJ→∑-∑+)=(51.3±2.4±4.1)×10-5,(5.7±1.4±0.6)×10-5,and(4.4±1.7±0.5)×10-5,for J=0,1,2。其中,第一个误差是统计误差,第二个是系统误差。我们首次通过nnπ+π-末态研究了χcJ→∑-∑+衰变,它对同位旋对称性及SU(3)理论提供重要检验。超子也是研究量子色动力学微扰和非微扰的过度能区强相互作用的理想探针。另外超子两体弱衰变对粒子物理中的对称性研究非常重要。作为宇宙中可见物质的主要组成部分,核子被证明是非点状例子。除了核子,SU(3)自旋1/2和3/2的超子都可以在北京正负电子对撞机上产生。作为核子的SU(3)味对称性伙伴,超子含有更多的奇异夸克,这为我们提供了另外一个维度去研究核子结构,并且奇异夸克有更大的质量使得我们更好的了解强子中的夸克发布。对∑0超子的实验测量超子的实验测量,特别是∑0在类时区域的测量对我们理解重子结构非常重要。e+e-→∑0∑0过程的波恩截面在阈值到3.08 GeV的范围内被精确测量。其中在2.50-3.08 GeV质心能量范围内测量运用了单重子标记的方法。该过程在阈值附近通过Vr的方法研究,并在阈值处观测到了非零截面。∑0的有效电磁形状因子相应的被测量。该测量对理解重子结构提供了精确的实验参数,同时观测到的形状因子新的特征为理论研究带来新的挑战。此分析用到了 460 pb-1的正负电子湮没数据,质心能量从2.3864到3.08 GeV。
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