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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-P发现的p-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-p末态相互作用(FSI)所起的作用,我们研究了J/ψ→γα2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→γα2与J/ψ→7π(1800);π(1800)→
π+π-π0分支比上限分别为: B(J/ψ→γα2(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。