η'c的寻找与e+e-→π+π-π0过程截面的测量

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北京谱仪(BESⅢ)是运行在北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上的大型探测器,自2008年开始运行以来,已经在多个能量点采集了大量的数据样本。其中包括225MJ/ψ事例,106Mψ事例,这两批数据已成为目前世界上最大的J/ψ和ψ数据样本。此外,还采集了2.9fb-1的ψ(3770)数据,0.5fb-1ψ(4040)数据,44pb-1连续区(√s=3.65GeV)数据等。这些数据样本可用于研究T-粲能区丰富的物理课题。   ηc是粲偶素家族里面S-波自旋单态的第一径向激发态,可以通过ψ的辐射衰变产生。利用ψ数据对ηc的寻找不仅有利于我们加深对粲偶素家族成员性质的理解,而且可以用来验证12%规则。我们利用106Mψ事例,尝试了对ηc的寻找。研究的衰变模式主要包括:2(π+π-)、π+π-K+K-、π+π-P(P)和2(K+K-)等。在所研究的几个末态中,均未发现显著的ηc信号,确定联合分支比的上限为:(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→2(π+π-))<2.19×10-6、(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→+π-K+K-)<1.36×10-6、(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→π+π-P(P)<3.23×10-6、B(矽→γηc)×(B)(ηc→2(K+K-))<4.29×10-7、(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→ρ0ρ0)<1.27×10-6、(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→K*0(892)(K)*0(892))<1.96×10-6和(B)(ψ→γηc)×(B)(ηc→φφ)<7.8×10-7。利用已有的分支比B(ψ→γηc),可以计算出ηc→X的分支比上限为:(B)(ηc→2(π+π-))<6.2×10-3、(B)(ηc→π+π-K+K-)<3.5×10-3、(B)(ηc→π+π-P(P))<9.4×10-3、(B)(ηc→2(K+K-))<1.1×10-3、(B)(ηc→ρ0ρ0)<3.1×l0-3、(B)(ηc→K*0(K)*0)<5.4×10-3和(B)(ηc→φφ)<2.0×10-3。这些测量结果低于已有的理论模型中关于(B)(ηc→X)的预期范围。   光子的真空极化可用于标准模型的精确检验和新物理的寻找,尤其是对于μ子反常磁距(g-2)的计算显得非常重要。一般来说,真空极化中包含了三个部分的贡献:电磁相互作用,弱相互作用和强相互作用。其中,低能区强子部分的贡献(ahadμ)不能从第一原理出发计算得到,但可以在实验上测量e+e-→hadrons的截面再经过色散积分得到。e+e-→π+π-π0是强子末态中一个比较重要的过程,但是在已有的测量结果中,不同的实验之间存在非常大的差别。我们利用积分亮度为922pb-1,e+e-质心系能量√s=3.773GeV的数据,进行了该过程截面的测量。基于一个大的数据样本,可以利用初态辐射(ISR)的方法来测量√s从1.05GeV到2.00GeV间的强子截面。和传统的能量扫描方法不同,ISR方法不仅可以测量一个很大范围(从阈值到对撞能量)内的强子截面,而且由于来自同一个数据样本,可以避免能量扫描中不同能量点之间的系统偏差。根据ISR光子的出射角度,分析可以分为两部分:一是标记ISR光子,即要求ISR光子落在探测器的有效范围之内,并被重建出好的中性径迹,从而完整地重建事例末态;二是不标记ISR光子,即只用强子末态的信息来重建事例,并要求ISR光子接近束流方向。最终通过对π+π-π0不变质量谱进行分bin的chi2拟合得到:(B)(ω→e+e-)×(B)(ω→π+π-π0)=(6.70±0.08)×10-5,(B)(φ→e+e-)×(B)(φ→π+π-π0)=(4.02±0.16)×10-5,(B)(J/ψ→π+π-π0)=(1.91±0.05)%,以上结果与世界平均值一致。在1.05GeV<√s<2.00GeV区间,拟合得到:Γ(ω→e+e-)=390eV,Γ(ω"→e+e-)=570eV,与世界平均值Γ(ω→e+e-)=600eV在同一数量级,这与夸克模型关于介子激发态的电子宽度至少要低一个数量级的预言不一致。
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