BESⅢ上粲偶素衰变到γωφ的实验研究

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量子色动力学(QCD)预言除了普通的介子和重子外,还存在胶球、混杂态和多夸克态。J/ψ的辐射衰变为检验QCD的预言提供了很好的实验场所。科学家们已经通过深入地研究双矢量介子系统来寻找胶子束缚态。在ωω,ρρ和φφ不变质量谱上分别发现了自旋宇称为0-+的增长结构。但是其性质还需要进一步的确认。J/ψ→γωφ是双OZI压低的过程,其分支比与OZI压低的过程相比被压低一个数量级。因此,测量这个衰变道的分支比和通过这个衰变道寻找可能的共振态将对研究双矢量介子系统提供非常重要的信息。2006年BESⅡ实验组研究了这个衰变道,并且在ωφ阈值附近发现了一个新的自旋宇称为0++的共振态。本文利用北京谱仪(BESⅢ)在第二代北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上收集的225兆J/ψ数据,重新对J/ψ→γωφ进行了研究。确认了ωφ不变质量谱上的阈值增长结构。利用协变张量分波分析方法,我们发现该增长结构包含主要是0+十的成份和少部分2++、0-+的成份。分波分析扫描得到0+十结构的质量是1795±705+23MeV,宽度是95±10-34+78MeV,分支比是:Β(J/ψ→γX(1810))×B(X(1810)→ωφ)=(1.99±0.08-0.99+1.37)×10-4这些结果和BESⅡ的测量结果在误差范围内是一致的。χcJ(J=0,1,2)的衰变也被认为是检验QCD理论的理想场所。对于xcJ→VV的衰变过程,实验上测得的Xco/2衰变到ωω和φφ的分支比远大于微扰QCD所预言的。另外χc1衰变到VV是违反螺旋度选择定则的,其分支比认为存在很大的压低;V代表矢量介子ω,φ。本文利用北京谱仪(BFSⅢ)在第二代北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)上收集的106兆ψ’数据,对ψ’→γK+K-π+π-π0衰变过程进行了详细的研究。通过把K+K-重建成φ,同时把π+π-π0重建成ω,χcJ→ωφ衰变过程首次被观测到,它们的分支比分别是:B(χc0→ωφ)=(1.23±0.15±0.14)×10-4B(χc1→ωφ)=(2.17±0.54±0.26)×10-5在90%置信度水平下,χc2→ωφ的上限是:B(χc2→ωφ)<2.3×10-5通过把K+K-重建成φ同时把π+π-π0也重建成φ,测量了χcJ→φφ,其中χcl→φφ衰变过程也是首次被观测到。它们的分支比分别是:B(χc0→φφ)=(9.2±0.7±1.0)×10-4B(χc1→φφ)=(5.0±0.5±0.6)×10-4B(χc2→φφ)=(10.7±0.7±1.2)×10-4这一结果和通过末态是K+K-K+K-测量的χcJ→φφ的分支比在误差范围内是一致的。
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