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ψ(2S)是D(D)质量阀以下最重的粲偶素,它可以辐射跃迁到电荷宇称为正的粲偶素,如ηc(2S),xcJ等。xcJ作为粲夸克偶素家族中重要成员,可用于研究P-波三重态的性质和衰变机制,如螺旋度选择定则(Helicity selection rule)等。在粲偶素衰变到两个轻强子中,螺旋度选择定则要求末态的螺旋度取值和为0,否则,振幅将会被压低。理论预期,xc1→φφ衰变分支比由于螺旋度选择定则而压低;然而,BESⅢ合作组观测到这个衰变道的分支比为Br[xc1→φφ]=(4.1±0.3±0.4)×10-4,与xc0→φφ的分支比具有相同的数量级。利用BESⅢ上目前采集的450兆ψ(2S)的数据,对xcJ→φφ的衰变进行实验研究,测量结果包括: 1.xcJ→φφ的分支比测量结果为:Br[xc0→φφ]=(7.81±0.18(sta)±0.67(sys))×10-4,Br[xc1→φφ]=(3.93±0.11(sta)±0.22(sys))×10-4,Br[xc2→φφ]=(11.61±0.20(sta)±0.67(sys))×10-4.这些测量结果刷新了目前世界平均值的精度,其中xc1→φφ的精度提高了一倍。这些结果有助于我们理解粲偶素家族以及强子衰变。 2.xc0的质量和宽度测量结果如下:M(xc0)=3415.26±0.24(sta)±0.10(sys) MeV/c2,Γ(xc0)=11.85±0.47(sta)±1.40(sys) MeV/c2.xc0的质量是目前精度最高的测量。 3.通过对级联衰变ψ→γxcJ→γφφ→γ(K+K-)(K+K-)的联合角分布作出分析,首次测量了φ介子在这个过程中的极化参数。测量结果为: 在xc0→φφ衰变过程中,φ介子的横向极化与纵向极化的比值:x=|B(0)1,1|2/|B(0)0,0|2=0.101±0.007(sta). 在xc2→φφ衰变过程中,φ介子各种极化的比值:ω1=|B(2)0,1|2/|B(2)0,0|2=1.250±0.193(sta),ω2=|B(2)1,-1|2/|B(2)0,0|2=1.655±0.269(sta),ω3=|B(2)1,0|2/|B(2)0,0|2=1.320±0.202(sta),ω4=|B(2)1,1|2/|B(2)0,0|2=0.745±0.201(sta).这些测量结果可以检验微扰量子色动力学和夸克对产生模型的预言值,也有助于我们更好地理解螺旋度选择定则的规避。