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量子色动力学(QCD)是描述强相互作用的基本理论。它预言了胶球、混杂态和多夸克态等新型强子的存在(并没有实验确认)。目前已确认的强子都是由两个(介子)或三个(重子)夸克组成。在实验上寻找和研究新型强子一直是许多高能物理实验的重要目标。它对检验和发展强相互作用基本理论有着重要的意义。BESⅢ实验主要研究J/ψ的衰变和粲物理,而J/ψ辐射衰变被认为是寻找和研究新型强子的理想场所。因此本文的主要研究内容是利用已经获取的220M的J/ψ大样本数据进行新型强子的寻找和研究。
新型强子中胶子球的研究一直是物理学家关注的热点。虽然目前尚未有明确的结论,但是理论和实验上都做了很多研究,找到了一些胶子球的候选者。
本文首先对J/ψ→γπ+π-衰变道进行了事例挑选和本底研究,然后对于主要本底ρπ发展了一种reweighting的方法来扣除。从J/ψ数据中挑出ρπ信号,通过修正来得到本底,并对方法的可靠性进行了MC输入输出检查。
本文使用Binned Maximum Likelihood拟合分波分析方法对终选后的γπ+π-事例进行了分析,并对胶球候选者进行了细致研究,特别是在1.5~1.7GeV/c2附近。最后给出了各个共振态的质量、宽度以及统计误差。分波分析结果如下:
f0(1500):具有远大于5σ的统计显著性,质量宽度优化结果为M=1.4645±0.0026GeV/c2,Г=0.1232±0.0049Gev/c2;
f0(1710):具有远大于5σ的统计显著性,质量宽度优化结果为M=1.7660±0.0030GeV/c2,Г=0.1687±0.0072GeV/c2,与BESⅡ基本一致;
f0(1500)和f0(1710)是热门的胶球候选者,γππ衰变模式提供了一个很好的研究途径,对于其确切的解释需要结合其他实验结果。