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1974年,瑞奇特和丁肇中发现第一个粲粒子J/ψ,由此揭开了高能物理研究的新篇章,粲物理也成为高能物理学家研究的热点。研究含有粲夸克的粲粒子的产生和衰变性质对检验标准模型,特别是微扰和非微扰量子色动力学具有十分重要的意义。粲物理研究主要分为粲偶素物理、粲介子和粲重子物理等三个部分。其中粲偶素物理主要研究的对象是由一对正反粲夸克组成的束缚态,粒子物理学家已经发现了诸如J/ψ、ψ(2s)、ψ(3770)和ψ(4040)等粲偶素粒子,科学家正努力通过对这些粒子的产生和衰变做进一步的研究以期发现新的粲偶素粒子及其他的新物理;另外对粲介子和粲重子的研究也一直是高能物理研究极其重要的一个方面,粲介子和粲重子衰变研究是寻找CP破坏和D0-D0混合态证据的一个非常理想的场所,这对验证标准模型和发现新物理也具有重要意义。
D0、D+(D-)和Ds+(Ds-)介子是一组最轻的粲介子,因此对它们的研究在粲介子研究中相对简单同时又具有代表性意义。由于粲介子的衰变模式是弱相互作用衰变,衰变宽度比较窄,对他们的绝对分支比特别是纯轻子衰变的测量比较困难,因此,虽然我们对D0、D+(D-)和Ds+(Ds-)介子的质量和寿命都有很好的测量结果,但是对它们的绝对分支比和衰变常数却一直没有得到很好的实验结果,而不同的实验室给出的实验结果也不能统一,目前衰变常数fD+和fDs+的测量仍然是粲介子物理的研究热点之一。
BESⅢ是BESⅡ的升级版,是建立在BEPCⅡ上的探测器。它完全覆盖τ-粲能区,是研究粲物理的理想实验室。2011年5月4日到6月3日,在BESⅢ上获取了470pb-1能量点在4010MeV的ψ(4040)数据,这一能量点刚好在Ds+Ds-的产生阈值附近,避免了Ds+介子的产生,降低了本底,这是在BESⅢ上对Ds介子衰变进行研究的一个很好的机会。本文正是利用这一批数据对Ds的纯轻衰变分支比及其衰变常数fDs+进行初步研究。