D介子衰变到矢量介子的分支比和极化的测量及D介子辐射衰变的寻找

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北京谱仪(BESⅢ)及北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)自升级改造完成以来,已经在J/ψ、ψ、ψ(3770)、ψ(4040)、Y(4260)、Y(4360)多个能量点,以及3.650 GeV连续区采集了大量的数据样本。这些丰富的数据样本可用于研究(τ)-粲能区的物理课题。   目前,BESⅢ在BEPCⅡ上e+e-对撞质心系能量√s=3.773GeV处采集了2.9fb-1积分亮度的数据。在本文的研究工作中,分析所涉及的数据均是在BESⅢ/BEPCⅡ上采集的。   在本文分析工作中,作者通过分析D介子衰变到两个矢量介子时,两个子粒子角分布来验证理论预言。为了测量D+→(K)*(892)0ρ+(+c.c.)衰变的分支比和纵向极化比率fL,开发了多变量拟合软件工具包DVV Tools。使用△E、mBC、mK*和mρ四个变量来区分信号和本底;D+在纵向和横向极化时,其子粒子(K)*0和ρ+的螺旋度角θ1和θ2有不同的分布,cosθ1和cosθ2被用于fL的测量。这样,DVV Tools总共使用了6个变量做为拟合参数。对每个参数的概率密度函数(PDF)都使用MC数据进行参数化来确定。为能精确描述数据的分布情况,我们将信号进一步细化为真实信号和Self Cross Feed(SCF)组分。假定参与拟合的6个变量相互没有关联,它们的联合PDF将能通过各单变量PDF的乘积得到。我们把60%纵向极化和40%横向极化的模拟信号混合,测试了DVV Tools对极化比率的分辨能力,得到fL=(60.3±0.6)%。同时,我们也对平滑本底和峰状本底做了详细分析。   在本文分析工作中,作者还对D+→K*+γ和D+→ρ+γ辐射衰变做了详细的研究。理论上预言D+→ K*+γ和D+→ρ+γ的分支比在10-6量级,在本文中,作者通过使用△E、K*#+(或ρ+)的不变质量谱和K*#+(或ρ+)的螺旋度角θH三变量来区分信号与峰状本底,使用双标记(Double D-Tag)的方法来压低平滑本底。给出了详细的本底分析,系统误差分析,并通过Toy MC对于拟合结果的可信度作出了评价。本分析中所有的分析方法的研究都是基于蒙特卡罗(MC)模拟,并给出了达到10-5量级的分支比上限。   最终,基于积分亮度为2.9fb-1的ψ(3770)数据本文给出了B(D+→K*+γ)<1.8×10-5@90%C.L.(0.1)B(D+→ρ+γ)<2.2×10-5@90%C.L.(0.2)的结果,这是世界上首次对于这两个衰变道的测量。   同时,本文在对D+→K*+γ和D+→ρ+γ的峰状本底进行研究的同时,也分别给出了它们的测量结果。   B(D+→K*+π0)<1.65×10-4@90%C.L.(0.3)B(D+→K+π0π0)=(6.77±1.57)×10-4(0.4)B(D+→ρ+π0)=(3.94±0.17)×10-3(0.5)B(D+→π+π0π0)<3.25×10-4@90%C.L.(0.6)其中误差仅为统计误差。
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