BESⅢ上粲偶素强子衰变和GlueX上四光子末态光产生的研究

论文摘要

重夸克偶素为检验微扰量子色动力学和非微扰量子色动力学之间的作用提供了一个理想的环境,其中重夸克偶素之间的衰变尤其引起人们的兴趣。对于DD阈值以下的粲偶素,P波单态hc（11P1）和P波三重态χcJ（13pJ）的强子跃迁过程可以作为研究夸克之间自旋-自旋相互作用的最佳途径。自运行以来BESⅢ收集了大量的数据,使得BESⅢ实验成为粲偶素研究的重要场所,尤其在ψ（3686）处采集的447.9 × 106实验数据是目前世界上最大的ψ（3686）数据。我们通过ψ（3686）→π0π-π-J/ψ过程来寻找强子跃迁过程hc→π+π-J/ψ。但限于统计量和目前的实验精度,对数据的分析并没有发现明显的信号过程。联合分支比B（ψ（3686）→π0hc）B（hc→π+π-J/ψ）在90%置信度下的上限是2.0 × 10-6。通过引用世界平均测量的ψ（3686）→π0hc分支比（8.6±1.3）× 10-4,在考虑了B（ψ（3686）→π0hc）系统误差的情况下,B（hc→π+π-J/ψ）的系统误差是2.4 × 10-3。这是目前对该过程测量的最严格的上限。在忽略中性道hc→π0π0J/ψ和带电道hc→π+π-J/ψ相空间大小的情况下和假定同位旋对称的情况下,B（hc→ππJ/ψ）（既包含中性道又包含带电道）在90%置信度下的上限是3.6 × 103,这一结果排除了某些理论模型的预测。为研究χcJ的强衰变的物理机制,我们通过分析447.9 × 106ψ（3686）测量了χcJ→K*0K*0过程。鉴于末态的不同耦合方式,χcJ（尤其是χc2）的衰变有较多的自由度,其动力学机制非常复杂。在分析中我们只用边带区的数据去扣除信号区间相同末态的本底过程,并在此基础上测量了 χcJ→K*0K*0过程的分支比,目前的结果只有统计误差,但可以预见BESⅢ的测量将会大大提高对χcJ→K*0K*0测量的精度。B（χ1,2→K*0K*0）的结果与之前BESⅡ的结果一致。GlueX实验的大接受度谱仪提供了研究衰变到多光子末态的介子的机会。其中四光子的光产生过程包含丰富的物理现象。实验中四光子光产生过程γ+p→p+4γ包含很多物理上很有意思的道。其中π0π0和π0η的光产生分别可以用来研究f0（980）和a0（980）介子的性质,从而为理论上的标量介子模型提供更多实验参数。我们分析了GlueX的实验数据,尤其针对π0π0,π0η这两个最显著的道进行了束流不确定性分析,为理解这两个过程的光产生机制打下了基础。对π0η7我们进行了矩分析,为提取该过程的中间态,对矩分布的进一步分析可以进行奇特粒子如胶球等的寻找。此外我们还研究了稀有衰变过程η→π0γγ,并基于这个道在0.14-0.5 GeV/c2通过η→γ+B →γ+[π0γ]寻找暗物质B玻色子。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 韩爽

导师: 揭泉林,周详,李刚

关键词: 粲偶素,强衰变,螺旋度振幅分析,奇特态,束流不对称性,矩分析

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 武汉大学

分类号: O572.33

DOI: 10.27379/d.cnki.gwhdu.2019.000039

总页数: 121

文件大小: 13078K

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