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粲偶素是由一对正反粲夸克(cc-)因强相互作用构成的束缚态,它是最轻的重夸克,也是理解QCD理论的重要场所。1974年,粲偶素成员之一J/ψ在实验中被首次发现,紧接着一系列的粲偶素成员被发现和研究。ψ’是DD阀以下质量最高的粲偶素粒子,通过ψ’的辐射跃迁衰变,可以产生其他质量较轻的粲偶素,如:ηc和XcJ(J=0,1.2)。作为ηc的径向激发态,ψ’到ηc的M1辐射跃迁至今没有被发现。截止目前,对ηc的遍举观测仅在B介子衰变和双光子过程中,且测量末态均为KosK±π干。结合PDG以及最近Belle和Babar实验组在双光子过程中对ηc的测量结果可以算得,ηc不变质量的平均测量值为3637.7±1.3 MeV/c2,衰变宽度的平均值为10.4±4.2 MeV。
利用BESIII在BEPCII上采集到(106±4)×106的ψ’事例,尝试了对M1跃迁衰变模式ψ→γηc的寻找,选取的研究末态为ηc→K+K-π0,同时也参与了利用BESIII数据对ψ→γηc,ηc→KosK±π干衰变末态的研究,并结合两个同位旋对称的衰变道进行联合拟合。最终在ψ’的M1跃迁衰变中首次观测到统计显著性不低于10.2σ的ηc信号,同时测得ηc的质量中心值M(ηc)=3637.6±2.9±1.5 MeV/c2,衰变宽度Γ(ηc)=16.9±6.4±4.8 MeV,以及相应的衰变分支比B(ψ→γηc)×B(ηc→KKπ)=(1.30±0.20±0.30)×10-5。由Babar对ηc→KKπ衰变分支比的测量结果,可得M1跃迁衰变ψ→γηc的分支比B(ψ→γηc)=(6.8±1.1±4.5)×10-4,第一项误差为统计误差,第二项为系统误差,其中系统误差主要由于Babar实验对B(ηc→KKπ)测量值的不确定性造成。