BESⅢ上J/ψ→η’h1（1380）,e+e-→ωη/ωπ0和单举π0/Ks0的研究

论文摘要

BESIII能区是微扰QCD和非微扰QCD的交接区域,是检验量子色动力学的理想平台。本文通过研究夸克偶素φ（2170）,ρ（2150）和轴矢量介子候选者h1（1380）的产生和衰变讨论各种基于QCD模型的计算,通过测量单举产生截面研究强子碎裂函数。h1（1380）作为1P1 ss轴矢量奇异偶素候选者,在理论和实验上存在争议,精确测量其质量和宽度有助于理解其物理本质。根据1.31 × 109 J/Ψ事例,我们观测到J/Ψ→η’h1（1380）过程。h1（1380）的质量和宽度分别为M=（1423.2±2.1±7.3）MeV/c2和Γ=（90.3±9.8±17.5）MeV,由此确定h1（1170）-h1（1380）的混合角为（35.9±2.6）。,表明h1（1380）的夸克成分为ss。通过比较h1（1380）—)K*（892）+K-+c.c.和h1（1380）→K*（892）OK0+c.c.衰变分支比,我们发现其同位旋对称性破缺。理论家将φ（2170）解释为ss夸克偶素,ssg混合态,ssss四夸克态,AA束缚态以及φf0（980）或φK+K-的末态相互作用。目前φ（2170）的测量质量和宽度存在差别,已知衰变模式有限,特别是没有非奇异末态的衰变模式。根据（?）=2.00-3.08 GeV能量点总积分亮度为651ρb-1的实验数据,我们测量了e+e→ωη 的玻恩截面,并在截面谱上发现一个统计显著度为6.5σ的共振态。共振态的质量和宽度分别为M=2204±11±4 MeV/c2和Γ=81±25±5MeV。共振态的质量和宽度与φ（2170）相符合。PDG在2-3GeV能区存在多个JPc=1--的ρ*共振态,如ρ（1900）,ρ（2000）,ρ（2150）和ρ（2270）等。这些共振态实验结果不多或存在争议,尤其是ρ（2150）,其质量和宽度在e+e-对撞,pp对撞和πp散射实验中差别较大。考虑到ωπ0的同位旋为1,e+e-→ωπ0是研究ρ*的理想过程。根据（?）=2.00-3.08 GeV能量点总积分亮度为651pb-1的实验数据,我们测量了e+e-→ωπ0的玻恩截面,并在截面谱上发现一个显著度大于10σ的共振态。共振态的质量和宽度分别为M=2046±19±7 MeV/c2和Γ=289±55±88 MeV,与ρ（2000）和ρ（2150）相符合。目前的数据不足以区分其物理本质。强子单举产生截面可以拟合碎裂函数,但是正负电子对撞实验在2-5GeV能区的实验数据少,统计误差大,没有用于碎裂函数拟合。BESⅢ实验结果能有效的降低碎裂函数的理论误差。根据（?）=2.80 GeV的亮度为3.8ρb-1的实验数据,我们测量了e+e-→K0+X和e+e-→π0+X单举产生截面谱,其误差好于10%,是现有误差的1/5左右。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 标准模型

1.1.1 费米子

1.1.2 玻色子

1.1.3 基本相互作用

1.1.4 强子结构的夸克模型

1.2 夸克偶素

1.2.1 粲夸克偶素

1.2.2 奇异夸克偶素

1.2.3 φ（2170）

1.2.4 ρ（2150）

1.3 碎裂函数

1.4 论文结构

第2章北京正负电子对撞机（BEPCⅡ）和北京谱仪（BESⅢ）

2.1 北京正负电子对撞机（BEPCⅡ）

2.2 北京谱仪（BESⅢ）

2.2.1 束流管

2.2.2 主漂移室

2.2.3 飞行时间探测器

2.2.4 电磁量能器

2.2.5 超导磁铁

2.2.6 μ子探测器

2.2.7 电子学系统

2.2.8 触发判选系统

2.2.9 在线数据获取系统

2.3 BESⅢ离线软件系统

2.3.1 探测器模拟软件系统

2.3.2 离线刻度软件系统

2.3.3 离线事例重建软件系统

2.3.4 物理分析工具

2.4 本章小结

+e^-→ωπ⁰的产生截面测量'>第3章 e⁺e^-→ωπ⁰的产生截面测量

3.1 背景介绍

3.2 数据样本和蒙特卡洛模拟

3.2.1 实验数据

3.2.2 蒙特卡洛模拟

3.3 事例选择

3.4 本底分析

3.5 MC和实验数据的比较

3.6 截面测量

3.7 误差分析

3.8 截面拟合

3.8.1 A:对共振态的拟合

3.8.2 B:共振态参数的系统误差

3.8.3 C:其他提取共振态的方法

3.9 小结

+e^-→ωη的产生截面测量'>第4章 e⁺e^-→ωη的产生截面测量

4.1 背景介绍

4.2 数据样本和蒙特卡洛模拟

4.2.1 实验数据

4.2.2 蒙特卡洛模拟

4.3 事例选择

4.4 本底分析

4.5 MC和实验数据的比较

4.6 截面测量

4.6.1 方法A

4.6.2 方法B

4.7 误差分析

4.8 截面拟合

4.8.1 A:共振态的拟合

4.8.2 B:共振态的误差

4.8.3 C:提取共振态的其他方法

4.9 小结

1（1380）'>第5章在J/Ψ→η'KKπ过程中观测到h₁（1380）

5.1 背景介绍

5.2 蒙特卡洛模拟

+K^-π⁰过程的分析'> 5.3 J/Ψ→η'K⁺K^-π⁰过程的分析

5.3.1 事例选择

5.3.2 本底分析

S⁰K^±π^?过程的分析'> 5.4 J/Ψ→η'K_S⁰K^±π^?过程的分析

5.4.1 事例选择

5.4.2 本底分析

5.5 分支比测量

5.6 中间共振态研究

5.7 系统误差

1（1170）-h₁（1380）混合角'> 5.8 h₁（1170）-h₁（1380）混合角

5.9 小结

S⁰和π⁰的单举测量'>第6章 K_S⁰和π⁰的单举测量

6.1 背景介绍

6.2 数据样本和蒙特卡洛模拟

6.2.1 实验数据

6.2.2 蒙特卡洛模拟

0产生截面'> 6.3 单举π⁰产生截面

6.3.1 强子事例选择

0选择'> 6.3.2 π⁰选择

6.3.3 本底分析

6.3.4 qqMC和实验数据的比较

6.3.5 信号提取

0单举产额'> 6.3.6 π⁰单举产额

6.3.7 误差分析

S⁰产生截面'> 6.4 单举K_S⁰产生截面

6.4.1 强子事例选择

S⁰选择'> 6.4.2 K_S⁰选择

6.4.3 本底分析

6.4.4 qqMC和实验数据的比较

6.4.5 信号提取

S⁰单举产额'> 6.4.6 K_S⁰单举产额

6.4.7 误差分析

6.5 小结

第7章总结和讨论

1（1380）'> 7.1 J/Ψ→η'h₁（1380）

+e^-→ωπ⁰'> 7.2 e⁺e^-→ωπ⁰

+e^-→ωη'> 7.3 e⁺e^-→ωη

+e^-→K_S⁰+X和e⁺e^-→π⁰+X'> 7.4 e⁺e^-→K_S⁰+X和e⁺e^-→π⁰+X

参考文献

附录A 附录

A.1 光子探测

A.1.1 事例选择

A.1.2 本底分析

A.1.3 MC和实验数据的比较

A.1.4 探测效率

A.2 控制样本J/Ψ→ωη

A.2.1 事例选择

A.2.2 本底分析

A.2.3 MC与实验数据的比较

A.2.4 MC和试验数据的效率差别

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 高鑫磊

导师: 彭海平,鄢文标

关键词: 奇异夸克偶素,玻恩截面,碎裂函数,单举过程

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学技术大学

分类号: O572.243

总页数: 163

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